POLCA vo výrobe: riadenie toku medzi bunkami

Domov » Zdroje » POLCA vo výrobe: riadenie toku medzi bunkami

Odhadovaný čas čítania: 11 minút

Výrobná bunka dokončí ďalšiu zákazku, no nasledujúca bunka ju nedokáže ďalej spracovať. Prvý tím mal po celý čas čo robiť. Zákazka však získala len miesto v rade, nie väčšiu šancu na včasné odoslanie.

Vo výrobe so širokým sortimentom a malými objemami sa tento problém zvláda ťažšie, pretože zákazky neprechádzajú rovnakým technologickým postupom. Jedna vyžaduje obrábanie a montáž, iná zváranie a dokončovacie operácie. Pri takejto rozmanitosti nie je praktickým riešením dopĺňať štandardný zásobník pre každý možný diel.

POLCA riadi tok medzi týmito bunkami pomocou kapacitných signálov. Pomáha tímom nezačínať prácu, ktorá by len zvýšila preťaženie nasledujúcich pracovísk. Rovnako dôležitá však zostáva ďalšia plánovacia otázka: ako zaradiť zákazky s povoleným začatím medzi ostatné zákazky a zohľadniť pritom zdieľané stroje? SkyPlanner APS spája túto prácu do jedného výrobného rozvrhu a znižuje objem ručnej práce potrebnej na zosúladenie samostatných zoznamov buniek a radov zákaziek pri jednotlivých zdrojoch.

Čo je POLCA vo výrobe?

POLCA je skratka názvu Paired-cell Overlapping Loops of Cards with Authorization. Ide o metódu riadenia výroby, ktorá určuje, kedy sa môže začať práca, pomocou obmedzeného počtu kariet priradených dvojiciam buniek a dátumov povoleného začatia zákaziek. Vyvinul ju Rajan Suri v rámci koncepcie výroby s rýchlou odozvou (Quick Response Manufacturing). Je určená pre prostredie so širokým sortimentom, malými objemami a výrobkami na zákazku.

Dôležité je rozlišovať, čo karta znamená. Karta POLCA je kapacitný signál pre konkrétnu dvojicu buniek, nie pokyn na doplnenie konkrétneho dielu. Obmedzený počet kariet reguluje množstvo nedokončenej výroby (WIP) zaradenej do daného okruhu. Ten istý okruh môžu využívať rôzne výrobky, ak ich technologické postupy prechádzajú touto dvojicou buniek.

Súčasne musia byť splnené dve podmienky:

• Zákazka má povolené začatie. V danej bunke už nastal dátum jej povoleného začatia, takže sa nezačína skôr, než povoľuje plán.
• V príslušnom okruhu je voľná karta. To znamená, že do tohto prepojenia medzi bunkami možno zaradiť ďalšiu prácu.

Zákazka musí byť zároveň pripravená na spracovanie vrátane potrebného materiálu. Voľná karta nevytvára požiadavku zákazníka, nevyrieši chýbajúci komponent ani neurobí zo zákazky bez povoleného začatia urgentnú zákazku. Rovnako ani plánovaný dátum začatia neoprávňuje ignorovať zaplnený okruh.

Ako fungujú prekrývajúce sa okruhy

Predstavte si zákazku, ktorá prechádza výrobnou bunkou A, obrábacou bunkou B a montážnou bunkou C. Jej postup využíva okruh A/B a okruh B/C. Každý okruh má vlastné karty; kartu A/B nemožno použiť namiesto karty B/C.

Začatie v bunke A s kartou A/B

Keď má zákazka v bunke A povolené začatie, tím overí, či je k dispozícii voľná karta A/B a materiál potrebný na prácu. Ak sú podmienky splnené, k zákazke sa pripojí karta a začne sa spracovanie.

Keď bunka A dokončí prácu a odovzdá zákazku do bunky B, karta A/B zostáva so zákazkou. Nevracia sa do bunky A len preto, že práca v nej už skončila. Karta zostáva viazaná na zákazku počas čakania v bunke B aj počas jej spracovania v tejto bunke.

Pridanie karty B/C pred začatím práce v bunke B

Pred začatím obrábania v bunke B musí mať zákazka v tejto bunke povolené začatie a musí byť k dispozícii karta B/C. Počas spracovania v bunke B tak zákazku sprevádza vstupná karta A/B aj výstupná karta B/C. Práve v tom spočíva prekrývanie: bunka B patrí do oboch okruhov.

Ak nie je k dispozícii karta B/C, začatie obrábania by pridalo prácu do toku, v ktorom je už povolený objem práce naplnený. Bunka B by mala namiesto toho zvážiť inú pripravenú zákazku s povoleným začatím, pre ktorú je dostupná potrebná karta. Ak žiadna zákazka nespĺňa podmienky, vedúci môže presmerovať pracovníkov na odstránenie obmedzenia alebo na inú užitočnú úlohu, namiesto toho, aby spúšťal prácu len na udržanie vyťaženia bunky B.

Vrátenie karty po dokončení práce v druhej bunke okruhu

Keď bunka B dokončí zákazku a tá pokračuje do bunky C, karta A/B sa vráti do bunky A. Tam ju možno použiť pre ďalšiu zákazku smerujúcu do bunky B, ktorá spĺňa podmienky.

Karta B/C sprevádza zákazku aj počas spracovania v bunke C. Po dokončení práce v bunke C sa karta vráti do bunky B. Ak je C poslednou bunkou v riadenom toku, na začatie práce nepotrebuje ďalšiu kartu výstupného okruhu.

Práve toto pravidlo vracania kariet dáva signálu zmysel. Predčasné vrátenie karty A/B by umožnilo pridať do okruhu ďalšiu prácu ešte pred dokončením existujúcej zákazky v bunke B. Zbytočné zadržiavanie karty dokončenej zákazky by zas blokovalo povolenie, ktoré by sa už mohlo použiť znova.

Karta však stále nepredstavuje rezerváciu okamžite voľného stroja. Reguluje množstvo práce zaradenej do okruhu; neurčuje presný čas spracovania každej operácie v jednotlivých bunkách.

POLCA, kanban a CONWIP riadia odlišné veci

Všetky tieto metódy využívajú signály povoľujúce prácu, každá však odpovedá na inú otázku.

Metóda	Čo signál zvyčajne povoľuje	Kde je vhodná
Výrobný kanban pre konkrétny diel	Doplnenie určeného dielu v stanovenom množstve po jeho spotrebe	Opakovane vyrábané diely s funkčným okruhom dopĺňania
CONWIP	Vstup ďalšej zákazky do vymedzeného toku po návrate povolenia viazaného na celkový objem WIP	Regulácia množstva práce vo vymedzenej časti výroby
POLCA	Zaradenie práce do konkrétneho okruhu dvojice buniek za podmienky, že zákazka má povolené začatie	Rôzne výrobky s odlišnými postupmi medzi bunkami

Kanban vo výrobe je užitočný vtedy, keď sa rovnaká položka dopĺňa opakovane a dodávky prebiehajú ustáleným spôsobom. Diel na zákazku, ktorý ešte nebol navrhnutý alebo objednaný, nemožno riadiť ako štandardný skladový komponent.

CONWIP dokáže pracovať s rôznymi výrobkami bez samostatnej dopĺňacej karty pre každý diel. Jeho charakteristickým riadiacim prvkom je limit WIP v celom zvolenom toku. POLCA pridáva lokálne signály pre prepojenia dvojíc buniek, ktorými zákazka prechádza, namiesto toho, aby sa spoliehala len na jeden limit pre celý tok.

Pri výbere v praxi nejde o to, ktorá skratka znie pokrokovejšie. Položte si otázku, čo potrebujete regulovať: dopĺňanie známych položiek, celkové množstvo práce vo vymedzenom systéme alebo prácu zaradenú medzi bunky pri meniacich sa postupoch. V rôznych častiach závodu môže byť odpoveď odlišná.

Je POLCA vhodná pre váš závod?

Metódu POLCA sa oplatí zvážiť, ak rozmanitosť výrobkov komplikuje dopĺňanie jednotlivých dielov, no technologické postupy stále prechádzajú jasne identifikovateľnými bunkami. Pri každej zákazke musíte vedieť, ktorá bunka nasleduje, a musíte dokázať spravovať príslušné okruhy.

Obzvlášť relevantná je vtedy, keď lokálne rozhodnutia opakovane vedú k hromadeniu práce v ďalších fázach: predchádzajúci tím začína novú prácu, aby si udržal vyťaženie, zatiaľ čo prijímajúca bunka už nestíha. Metóda dáva tomuto tímu dôvod vybrať si inú zákazku s povoleným začatím namiesto ďalšieho zvyšovania rozpracovanosti.

Niekedy je však potrebné najprv pripraviť podmienky. Nespoľahlivé technologické postupy sťažujú výber správnej karty. Chýbajúci materiál môže zablokovať zákazky aj karty bez toho, aby práca napredovala. Ak bunka dlhodobo nemá dostatočnú kapacitu na prijaté požiadavky, treba rozhodnúť o jej kapacite, nielen zmeniť počet kariet.

Počet a účel okruhov sú rovnako dôležité ako rozmanitosť výrobkov. Veľké množstvo zriedkavo využívaných prepojení medzi dvojicami buniek sa môže spravovať ťažko. Začnite ucelenou skupinou výrobkov, pri ktorej viete jasne opísať postupy aj odovzdávanie práce, namiesto zavádzania kariet medzi každou mysliteľnou dvojicou oddelení.

Vedenie musí predovšetkým podporovať správanie, ktoré požaduje. Ak sú operátori odmeňovaní iba za to, že ich stroje neustále pracujú, majú silnú motiváciu obchádzať pravidlo, ktoré im niekedy prikazuje nezačínať prácu. Pilotné zavedenie posudzujte podľa toku zákaziek a plnenia dodacích termínov, nie iba podľa vyťaženia.

Pripravte pilotné overenie toku výroby, nielen obehu kariet

Vyberte zvládnuteľnú skupinu reálnych zákaziek a zmapujte bunky, ktorými skutočne prechádzajú. Zapojte ľudí, ktorí prácu rozvrhujú, vykonávajú a presúvajú medzi pracoviskami. Pred spustením musia spoločne vyriešiť štyri praktické otázky.

Aké množstvo práce predstavuje jedna karta? Dohodnite sa, či jedna karta predstavuje zákazku, prepravnú dávku alebo presne vymedzenú jednotku pracovného zaťaženia. Krátka a dlhá operácia nemajú rovnaké kapacitné nároky len preto, že obe majú jedno číslo zákazky. Ak sa skladba výroby výrazne mení, posudzujte zaťaženie, ktoré karty predstavujú. Nepredpokladajte, že samotný počet zákaziek poskytuje úplný obraz.

Koľko práce má každý okruh povoľovať? Počiatočný počet kariet stanovte podľa očakávaného toku, času, ktorý práca strávi v oboch bunkách, a zvolenej jednotky pracovného zaťaženia. Priveľa kariet oslabuje reguláciu hromadenia práce; primálo ich môže zastaviť prácu, ktorá by inak mohla pokračovať. Neexistuje jeden počet kariet vhodný pre každý okruh či závod.

Kto karty kontroluje, presúva a vracia? Jednoznačne určte, ako sa kontroluje povolenie na začatie práce a kde sa karty vracajú. Pri zaškolení prejdite celú cestu zákazky vrátane situácií, keď chýba karta pre nadväzujúci okruh, chýba materiál alebo je zákazka zablokovaná. Riadená výnimka musí mať zodpovednú osobu a zaznamenaný dôvod. Ak sa práca bežne začína bez požadovaného povolenia, regulácia stráca zmysel.

Ako zistíte, že systém funguje? Zaznamenajte východiskové hodnoty nedokončenej výroby (WIP), času prechodu riadeným tokom, priepustnosti a včasnosti dodávok. Počas pilotného overovania sledujte, kde čakajú karty a zákazky. Skôr než zmeníte limity, preskúmajte, či je príčinou skutočné pracovné zaťaženie, nevrátená karta, nespoľahlivé údaje alebo opakujúci sa problém vo výrobe.

Takto vám pilotné overenie prinesie užitočné poznatky. Overujete, či práca prechádza vybranými bunkami predvídateľnejšie, nie to, či tím dokáže zaplniť tabuľu farebnými kartami.

Voľná karta v okruhu ešte neurčuje plán dodávok

Vráťme sa k trase A–B–C. Predstavte si, že ďalšia zákazka smeruje z A do zváracej bunky D. Prvá zákazka má k dispozícii kartu A/B, druhá kartu A/D. Obe majú povolenie na začatie a sú pripravené.

Neskôr obe zákazky potrebujú ten istý zdroj na dokončovacie operácie, ktorý slúži aj ďalším skupinám výrobkov. Povolenia v jednotlivých okruhoch plánovačovi nepovedia, ktorú zákazku možno dokončiť skôr, či sa čakajúca práca na tomto zdroji stihne pred expedíciou ani čo sa stane, ak do poradia pribudne urgentná zákazka.

Práve tu musí rozvrhovanie výroby zohľadniť celý výrobný postup. Signály medzi dvojicami buniek pomáhajú riadiť, ktorá práca sa smie začať. Spoločný rozvrh ukazuje, ako si operácie konkurujú o reálny čas na zdieľaných zdrojoch a čo to znamená pre termíny dokončenia.

Ak sa pomocou zoznamu kariet každej bunky pokúsite zodpovedať obe otázky, pribudne ručná práca. Plánovač potom porovnáva zoznamy, presúva operácie medzi poradovníkmi zdrojov a pri každej zmene priority znova preveruje tie isté konflikty v nadväzujúcich krokoch výroby.

Rozvrhujte prácu v celom závode pomocou systému SkyPlanner

SkyPlanner APS vytvára pre prijaté výrobné zákazky spoločný rozvrh využitia zdrojov. Definujte kroky výrobného postupu, pracoviská, na ktorých sa môžu vykonávať, trvanie, zmeny a vzájomné závislosti. Arcturus, umelá inteligencia na rozvrhovanie v systéme SkyPlanner, vypočíta, kam možno operácie zaradiť pri nastavených kapacitách a prioritách. Ganttov diagram prehľadne zobrazuje ich poradie a termíny dokončenia.

Pri dvoch zákazkách, ktoré zdieľajú kapacitu dokončovacích operácií, tak v jednom pláne vidíte ich súperenie o túto nadväzujúcu kapacitu spolu s výrobou dielcov, obrábaním a zváraním. Menej času strávite ručným zosúlaďovaním samostatných poradovníkov a získate jasnejší podklad na rozhodnutie, ktorý záväzok voči zákazníkovi si vyžaduje pozornosť.

Dohodnuté najskoršie začiatky možno nastaviť pomocou dátumov, od ktorých je začatie povolené, ak je zapnuté príslušné pravidlo. Takýto dátum je hranicou pre rozvrhovanie, nie potvrdením, že je karta POLCA voľná. Samotné rozhodovanie o povolení v okruhu ponechajte v procese riadenia výroby. Rozvrhovanú prácu zosúlaďte s dohodnutými povoleniami a obmedzeniami začatia.

O prioritách naďalej rozhodujete vy. Dynamické priority v systéme SkyPlanner vám umožňujú usmerniť výpočet podľa termínov, dôležitosti zákazníkov a operácií aj ďalších cieľov rozvrhovania. Práca s práve uvoľnenou kartou nemá automaticky najvyššiu prioritu v závode. Ak je zapnuté rozvrhovanie so zohľadnením materiálu, pri rozvrhovaní operácie, ktorá ho spotrebúva, sa berie do úvahy aj jeho dostupnosť.

Keď sa zmenia evidované kapacity alebo priority, Arcturus môže prepočítať celý prepojený rozvrh. Namiesto ručného prepisovania všetkých dotknutých poradovníkov môžete posúdiť vplyv na dôležité zákazky. SkyPlanner sa prostredníctvom svojho otvoreného REST API integruje s ľubovoľným systémom ERP alebo MES, takže lepšie rozvrhovanie môže fungovať popri vašich existujúcich systémoch na správu zákaziek a riadenie výroby.

Problémy s ručným plánovaním pozná aj Mamec, výrobca miešacích technológií a zmluvný výrobca technologicky náročných produktov. Vo svojom zákazníckom príbehu opisuje tisíce vzájomne závislých pracovných príkazov, ktorým sa kedysi určovali priority podľa termínov na papierových príkazoch, bez spoľahlivého celkového prehľadu. Po integrácii SkyPlanner so systémom Oscar ERP využíva Mamec rozvrhovanie do obmedzených kapacít s podporou umelej inteligencie a spoločný prehľad výroby. Uvádza pritom výrazne menšiu záťaž pri plánovaní. Táto skúsenosť ilustruje prínos prepojeného rozvrhovania, nie zavedenie POLCA. Celý príbeh nájdete v hodnotení SkyPlanner od spoločnosti Mamec.

Overte signály medzi bunkami aj zdieľané kapacity spoločne

Ak je POLCA vhodná pre vašu výrobu, počas pilotného overenia nastavte jasné pravidlá povoľovania práce v okruhoch a spoľahlivý postup vracania kariet. Pomocou SkyPlanner zviditeľnite poradie prijatej práce na zdrojoch aj jej vplyv na dodávky v celom závode. Tieto rozhodnutia spoločne riešia skutočný problém: začať správnu prácu a pritom nestratiť zo zreteľa, čo bude potrebné na jej dokončenie.

Dohodnite si ukážku SkyPlanner a pripravte si reprezentatívnu skupinu buniek, dve zákazky s rôznymi výrobnými postupmi a jeden zdroj, ktorý zdieľajú. Prineste aj dohodnuté obmedzenia začatia a priority. Na praktickom príklade tak preskúmate, ako môže SkyPlanner obmedziť ručnú prácu pri rozvrhovaní a sprehľadniť vplyv na dodávky.

Ak chcete najprv preskúmať možnosti sami, vyskúšajte SkyPlanner s ukážkovými údajmi alebo úvodného sprievodcu s podporou umelej inteligencie v asistentovi SkyPlanner.