Produkcja wielu wyrobów w małych seriach: wykorzystaj różnorodność

Strona główna » Zasoby » Produkcja wielu wyrobów w małych seriach: wykorzystaj różnorodność

Szacowany czas czytania: 10 minut

Produkcja o dużej różnorodności i małych seriach (HMLV, od angielskiego high-mix, low-volume manufacturing) oznacza wytwarzanie wielu różnych wyrobów, każdego w niewielkich ilościach. Zakład może produkować wiele typów komponentów, wariantów urządzeń lub specjalistycznych zespołów, nie wytwarzając żadnego z nich na skalę masową.

To właśnie różnorodność często sprawia, że klienci wybierają Twoją firmę. Potrzebują wyrobu zgodnego ze specyfikacją w ilości odpowiadającej ich potrzebom, a nie dużej dostawy standardowego produktu, który tylko częściowo spełnia wymagania. Wyzwaniem dla producenta jest zapewnienie takiego wyboru bez utraty marży na przygotowania, oczekiwanie i ciągłe zmiany planu.

SkyPlanner APS pomaga w tym, co staje się coraz trudniejsze wraz z poszerzaniem asortymentu: w koordynowaniu różnych potrzeb przy wykorzystaniu wspólnych zasobów produkcyjnych. Arcturus, silnik harmonogramowania oparty na sztucznej inteligencji, wylicza kolejność operacji z uwzględnieniem zasobów produkcyjnych, materiałów i priorytetów. Zamiast kolejnych kolejek do ręcznego porządkowania otrzymujesz przejrzysty plan.

Co wyróżnia produkcję wielu wyrobów w małych seriach?

„High mix” odnosi się do szerokiego asortymentu produktów lub wariantów. „Low volume” oznacza małe ilości każdego z nich. Nie musi to oznaczać, że zakład ma niewiele pracy: liczne małe zamówienia mogą w pełni obciążyć nawet duży zakład.

Nie istnieje jedna graniczna wielkość partii, która definiowałaby HMLV we wszystkich branżach. W praktyce liczy się to, czy różnorodność i częste zmiany wpływają na przygotowanie produkcji, obsadę i harmonogramowanie. Małe zamówienie na powtarzalny wyrób może być równie typowe dla tego modelu jak prototyp.

Cecha produkcji	Duża różnorodność, małe serie	Mała różnorodność, duże serie
Asortyment	Wiele produktów lub wariantów	Węższy asortyment wytwarzany wielokrotnie
Serie produkcyjne	Mniejsze ilości każdego wyrobu	Dłuższe serie tego samego wyrobu
Wykorzystanie zasobów produkcyjnych	Wspólne maszyny i urządzenia dostosowywane do różnych operacji	Maszyny i urządzenia mogą być przeznaczone do powtarzalnych operacji
Główny cel planowania	Koordynacja zmieniających się wymagań i przezbrojeń	Utrzymanie niezawodnego, wydajnego i powtarzalnego przepływu produkcji

HMLV występuje między innymi w usługowej obróbce mechanicznej, elektronice, produkcji urządzeń przemysłowych i montażu specjalistycznym. Niektóre wyroby mają różne marszruty. Inne przechodzą przez te same operacje, ale wymagają innego oprzyrządowania, materiałów lub programów testowych.

Dlatego HMLV nie jest inną nazwą modelu job shop. Job shop opisuje organizację produkcji, w której wyroby przechodzą różnymi marszrutami przez wspólne zasoby produkcyjne. HMLV określa natomiast różnorodność asortymentu i wielkości produkowanych partii. Podobnie produkcja na zamówienie mówi o tym, co uruchamia produkcję, a produkcja partiami — o wytwarzaniu określonej ilości wyrobów razem. Jeden zakład może spełniać wszystkie cztery opisy, ale każdy z nich dotyczy innego aspektu.

Kiedy HMLV jest dobrym wyborem biznesowym?

HMLV ma sens, gdy klienci cenią różnorodność na tyle, by uzasadniała nakład pracy potrzebny do jej zapewnienia. Może chodzić o komponent do konkretnego zastosowania, opcję wyposażenia urządzenia, małe zamówienie na części zamienne lub produkt, którego konstrukcja nadal jest modyfikowana.

Korzyści biznesowe są konkretne:

• Zaspokajaj popyt, który nie uzasadnia produkcji masowej. Małe ilości pozwalają zaopatrywać klientów o specjalistycznych potrzebach i dostarczać wyroby do powtarzających się niszowych zastosowań.
• Zapewnij wybór bez produkowania z wyprzedzeniem każdego gotowego wariantu. Wytwarzanie mniejszych ilości może ograniczyć ryzyko pozostania z produktami niesprzedanymi lub zastąpionymi nowszymi wersjami.
• Wprowadzaj zmiany między seriami. Mniejsze partie pozostawiają więcej możliwości uwzględnienia zmian konstrukcyjnych lub nowych wymagań klienta.
• Zdobywaj kolejne zamówienia dzięki sprawnej reakcji na potrzeby klienta. Niezawodne dostawy małych partii mogą być dla klienta cenniejsze niż najniższa cena jednostkowa przy znacznie większym zamówieniu.

Ceną za tę elastyczność jest nakład pracy przygotowawczej przypadający na sztukę. Nawet krótka seria może wymagać programowania, przygotowania przyrządów, dokumentacji i kontroli pierwszej sztuki. Cena i deklarowany termin dostawy muszą uwzględniać tę pracę, a nie tylko czas, przez który maszyna wytwarza części.

Nawet w firmie o szerokim asortymencie produkt o ustabilizowanej konstrukcji i dużym popycie może uzasadniać wydzielony proces lub utrzymywanie uzupełnianego zapasu. Z kolei w przypadku rzadko zamawianego wariantu lepszym rozwiązaniem może być produkcja dopiero wtedy, gdy jest potrzebny. Zasady te dobieraj do rodzin produktów i charakteru popytu, zamiast narzucać jedną regułę całemu katalogowi.

HMLV nie jest więc obietnicą zerowych zapasów ani natychmiastowego dostosowania produktu do klienta. To sposób na obsługę zróżnicowanego popytu. Rentowność zależy od kontroli kosztów tej elastyczności.

Zapanuj nad pracą, którą generuje różnorodność

Rozwiązaniem nie jest ujednolicenie wszystkich produktów. Chodzi o uproszczenie powtarzalnych czynności w produkcji, tak aby rzeczywiste różnice między wyrobami nie powodowały zakłóceń, których można uniknąć.

Przygotuj produkcję według rodzin wyrobów, zamiast za każdym razem zaczynać od nowa

Szukaj produktów, które mają wspólne materiały, przyrządy, narzędzia, metody montażu lub sposób przeprowadzania testów. Takie podobieństwa pozwalają wspólnie przygotowywać produkcję, nawet gdy gotowe wyroby się różnią.

Zachowuj sprawdzone instrukcje przezbrojenia i wskazuj, co zmienia się między wariantami. Tam, gdzie pozwala na to proces, przygotowuj narzędzia, programy i materiały, zanim dany zasób produkcyjny się zwolni. Szybkomocujące przyrządy i wykonywanie prac przygotowawczych poza zatrzymaną maszyną mogą skrócić przerwę między seriami.

Ta sama zasada dotyczy pracowników. Szkol ich w obsłudze pokrewnych rodzin produktów i zapewnij łatwy dostęp do aktualnego rysunku, jego obowiązującej rewizji oraz wymagań kontrolnych. Jeśli tylko jedna osoba wie, jak przygotować produkcję danej rodziny, jej dostępność trzeba uwzględnić przy podejmowaniu decyzji produkcyjnych, a nie omawiać w ostatniej chwili na hali.

Ograniczaj przezbrojenia bez ryzyka dla dostaw

Wykonywanie podobnych operacji jedna po drugiej pozwala uniknąć wielokrotnych zmian narzędzi, materiałów czy kolorów. Zbyt długi ciąg produkcji podobnych wyrobów może jednak opóźnić pilne zamówienie na inny produkt.

Nie wystarczy więc zapytać: „Która kolejność wymaga najmniej przezbrojeń?”. Właściwe pytanie brzmi: „Które przezbrojenia możemy ograniczyć, nie narażając istotnych terminów dostaw?”.

SkyPlanner pomaga zachować tę równowagę dzięki właściwościom produktów i regułom podobieństwa na stanowiskach roboczych. Możesz preferować wykonywanie kolejno operacji o wspólnej właściwości, takiej jak narzędzie lub materiał, i określić, jak silnie to grupowanie wpływa na harmonogram. Macierz czasów przezbrojeń pozwala zdefiniować czas przejścia między poszczególnymi wartościami właściwości. Dzięki temu nakład związany z przezbrojeniem jest uwzględniany już przy obliczaniu planu, a nie dopiero w późniejszych, nieformalnych korektach.

Ograniczenie zbędnych przezbrojeń uwalnia czas na właściwą produkcję. Skrócenie samego przezbrojenia ułatwia realizację mniejszych serii. Harmonogramowanie i usprawnienia na hali produkcyjnej wzajemnie się wspierają.

Uruchamiaj zlecenia z myślą o przepływie, nie tylko po to, by wszyscy mieli zajęcie

Rozpoczęcie kolejnego małego zlecenia może sprawiać wrażenie postępu. Jeśli jednak przed następną operacją już tworzy się zator, być może tylko dodajesz kolejny częściowo wykonany wyrób do kolejki oczekujących.

Uruchamiając zlecenia, uwzględniaj materiały, przygotowanie i dostępne zdolności produkcyjne na dalszych etapach. Zapewnij operacjom ograniczającym terminowość dostaw stały dopływ pracy gotowej do wykonania, ale nie zalewaj ich wszystkim, co można rozpocząć na wcześniejszych etapach.

Dzięki temu mniej otwartych operacji konkuruje o uwagę i łatwiej utrzymać porządek. Łatwiej też zauważyć wyjątki: brakujący komponent, niedostępnego specjalistę czy zamówienie, którego pozostałych etapów nie da się już wykonać w obiecanym terminie.

Ta sama liczba sztuk może oznaczać zupełnie inny tydzień produkcji

Wyobraźmy sobie producenta przemysłowych modułów sterujących. W katalogu ma wiele wariantów, ale większość korzysta z tych samych zasobów montażowych i przechodzi testy końcowe.

W jednym tygodniu w portfelu zamówień dominują dobrze znane moduły wymagające prostych testów. Największe obciążenie przypada na montaż. W kolejnym klienci zamawiają łącznie tyle samo sztuk, ale więcej wariantów wymaga dłuższych testów specjalistycznych i innych przyrządów. Montaż ma teraz wolne moce, za to przed stanowiskiem testowym powstaje kolejka.

Jeśli patrzeć tylko na cel wyrażony w sztukach na tydzień, oba tygodnie wyglądają podobnie. Zapotrzebowanie na zasoby produkcyjne jest jednak inne.

W drugim tygodniu pomóc może grupowanie testów wymagających podobnego przygotowania stanowiska. Podobnie może zadziałać przeniesienie odpowiednich operacji na inny zasób produkcyjny, który może je wykonać, lub wydłużenie czasu testowania z zapewnioną obsadą. Samo zwiększenie wydajności montażu sprawiłoby jedynie, że więcej modułów czekałoby przed tym samym wąskim gardłem.

To najważniejszy problem planowania w HMLV: to, ile pracy można wykonać przy dostępnych zdolnościach produkcyjnych, zależy od struktury asortymentu, a nie tylko od łącznej liczby sztuk. Zanim zgodzisz się na kolejny wariant lub wcześniejszy termin, musisz sprawdzić, gdzie jego operacje zmieszczą się obok już przyjętych zobowiązań. Wąskie gardło, którym zajmowano się w zeszłym tygodniu, nie musi ograniczać dostaw w tym tygodniu.

Obejmij zmienny asortyment jednym harmonogramem produkcji

SkyPlanner wiąże asortyment z zasobami produkcyjnymi potrzebnymi do jego wytworzenia. Definiujesz etapy procesu dla produktów, czasy trwania i dopuszczalne stanowiska robocze, a także zmiany robocze, operatorów, materiały i priorytety produkcyjne. Arcturus harmonogramuje operacje z uwzględnieniem skonfigurowanych zdolności produkcyjnych i zależności.

W przykładzie hipotetycznego producenta sterowników specjalistyczne testy są uwzględnione w planie od samego początku. Czas potrzebny na ich wykonanie nie jest doliczany dopiero po zakończeniu montażu. Wykres Gantta pokazuje powiązane operacje na poszczególnych zasobach produkcyjnych, dzięki czemu planista widzi przewidywany termin zakończenia oraz miejsca, w których zlecenie czeka na dalszą realizację.

Przy częstych zmianach struktury asortymentowej szczególnie przydają się trzy funkcje:

• Harmonogramowanie z uwzględnieniem materiałów. Po włączeniu tej reguły dostępność materiałów wpływa na obliczenia. Brak komponentu może zmienić to, które operacje da się zaplanować, zamiast wyjść na jaw dopiero tuż przed ich rozpoczęciem.
• Priorytety i blokady. Masz wpływ na czynniki decydujące o kolejności planowania i możesz zabezpieczyć operacje, których pozycja w harmonogramie musi pozostać niezmienna. Ty decydujesz, które zobowiązania są najważniejsze, a Arcturus ustala, jak rozmieścić wokół nich pozostałe operacje konkurujące o te same zasoby.
• Przeplanowanie pod kontrolą. Gdy zmieniają się zlecenia, zdolności produkcyjne lub postęp prac, Arcturus może ponownie przeliczyć plan w zakresie objętym zmianą. Po włączeniu funkcji Autopilot skonfigurowane zdarzenia lub wyzwalacz czasowy mogą uruchamiać przeplanowanie z zachowaniem obowiązujących reguł i blokad.

Dzięki temu poświęcasz mniej czasu na ponowne przydzielanie operacji do zasobów i masz jaśniejsze podstawy do podejmowania zobowiązań wobec klientów. Zanim zdecydujesz, czy możesz przyjąć nowe zobowiązanie, sprawdzisz, jak zmiana priorytetu wpłynie na pozostałe prace.

SkyPlanner integruje się z dowolnym systemem ERP lub MES przez otwarte REST API. Istniejące dane o zamówieniach i produkcji mogą zasilać harmonogram, więc zarządzanie szerszym asortymentem nie musi zaczynać się od wymiany systemu ERP.

Eskomatic: łatwiejsze ustalanie terminów dostaw przy szerokim asortymencie

Eskomatic, fińska firma świadcząca usługi obróbki skrawaniem, obsługuje kilka branż, wytwarzając szeroki asortyment w partiach o różnej wielkości. Jej poprzedni system sterowania produkcją w dużej mierze opierał się na ręcznym ustalaniu kolejek operacji, a ograniczony wgląd w dostępność materiałów utrudniał przewidywanie braków.

Po połączeniu SkyPlanner z dotychczasowym systemem ERP zespół zyskał czytelniejszy obraz nadchodzącego obciążenia na wykresie Gantta oraz możliwość jego automatycznego harmonogramowania. Eskomatic wskazuje na dokładniejsze ustalanie terminów dostaw i mniejszą liczbę przestojów produkcyjnych spowodowanych brakami materiałów. Kierownik planowania produkcji szczególnie ceni niezawodne wsparcie, jakie narzędzie zapewnia na co dzień przy ustalaniu terminów dostaw.

Ma to znaczenie nie tylko w obróbce skrawaniem: różnorodnością łatwiej zarządzać, gdy zespół widzi nadchodzące prace i wie, czy wszystko jest gotowe do realizacji planu. Opinia Eskomatic o SkyPlanner opisuje tę zmianę w codziennej pracy.

Sprawdzaj, czy elastyczność się opłaca

Sam wskaźnik wielkości produkcji lub wykorzystania zasobów może maskować coraz trudniejszą do obsługi strukturę asortymentową. Analizuj kilka miar łącznie, najlepiej w podziale na rodziny produktów:

• Terminowość dostaw: czy małe i nietypowe zamówienia są realizowane w obiecanych terminach, czy stale przesuwane na koniec kolejki?
• Nakład na przezbrojenia: ile czasu zasobów stanowiących wąskie gardła pochłania przygotowanie i na jakie przezbrojenia ten czas przypada?
• Lead time i produkcja w toku: czy zlecenia płynnie przechodzą przez produkcję, czy coraz dłużej czekają między operacjami?
• Marża na powtarzalnych zamówieniach: czy przy rzeczywistych kosztach przygotowania, produkcji i poprawek stosowana cena jest uzasadniona?

Zwróć też uwagę na obciążenie planisty. Jeśli szerszy asortyment oznacza, że każdy poranek upływa na układaniu kolejek od nowa, do ograniczeń na hali firma dołożyła kolejne — administracyjne.

Wykorzystaj te wnioski, aby usprawnić przygotowanie produkcji, zrewidować zasady obsługi danej rodziny produktów lub zmienić priorytety harmonogramowania. Celem nie jest maksymalna różnorodność za wszelką cenę. Chodzi o asortyment, którego chcą klienci i który firma jest w stanie dostarczać przy akceptowalnych dla siebie kosztach i lead time.

Ułatw sobie realizację produkcji szerokiego asortymentu

Wybierz SkyPlanner, gdy ręczna koordynacja różnorodnych prac wykonywanych przy użyciu wspólnych zasobów staje się zbyt wymagająca. Arcturus wykonuje obliczenia potrzebne do ułożenia harmonogramu, grupowanie z uwzględnieniem przezbrojeń ogranicza zbędne przezbrojenia, a wspólny widok Gantt pomaga podejmować decyzje o dostawach w oparciu o sytuację na produkcji.

Umów prezentację SkyPlanner i przygotuj przykłady z dwóch wyraźnie różnych rodzin produktów: dobrze znanego, powtarzalnego wyrobu oraz wariantu, który regularnie zakłóca plan. Przygotuj informacje o wymaganym przygotowaniu produkcji, wspólnych zasobach i wymaganiach dotyczących dostaw. Zobacz, jak zmiana struktury asortymentowej wpływa na harmonogram i co możesz z tym zrobić.

Wolisz najpierw samodzielnie poznać system? Wypróbuj SkyPlanner na danych demonstracyjnych i zobacz, jak zlecenia, priorytety i zdolności produkcyjne łączą się w jeden plan.