Vyvažovanie výrobnej linky: Prispôsobte prácu tempu

Domov » Zdroje » Vyvažovanie výrobnej linky: Prispôsobte prácu tempu

Odhadovaný čas čítania: 11 minút

Jeden operátor ešte upevňuje zostavu a ďalší už na ňu čaká. Na konci zmeny linka nesplní cieľ, hoci sa zdalo, že ľudí aj zariadení je dosť.

Vyvažovanie výrobnej linky znamená prideľovanie pracovných úkonov jednotlivým pracoviskám tak, aby linka dokázala dodržať požadované výrobné tempo pri rešpektovaní poradia úkonov, dostupných zdrojov a bezpečných pracovných postupov. Cieľom je realizovateľné rozdelenie práce, nie rovnaké zaťaženie za každú cenu.

Dobré vyváženie odstraňuje zbytočné čakanie a preťažovanie. Vyžaduje si aj výrobný plán, ktorý zabezpečí dostupnosť potrebných zdrojov. SkyPlanner APS vám pomáha preniesť dohodnuté operácie do spoločného rozvrhu, ktorý zohľadňuje kapacity. Ak teda skúšobné pracovisko linky, ktorá na papieri vyzerá vyvážene, potrebuje iná zákazka, tento konflikt sa v pláne zobrazí.

Čo vyvažujete: pracovné úkony, nielen rady operácií na strojoch

Pracovný úkon je presne vymedzená časť práce, napríklad polohovanie krytu, osadenie súčiastky alebo vykonanie kontroly. Pri vyvažovaní linky sa určuje, ktoré pracovisko vykoná jednotlivé úkony a či pridelenú prácu dokáže dokončiť včas.

Na pochopenie súvislostí treba rozlíšiť tri oblasti:

• Takt výroby vyjadruje tempo, ktoré si vyžaduje dopyt zákazníkov.
• Vyvažovanie linky rozdeľuje prácu potrebnú na každý kus medzi jednotlivé pracoviská.
• Rozvrhovanie výroby priraďuje operácie konkrétnych zákaziek k zdrojom a do časových úsekov s ohľadom na ostatnú prácu v závode.

Vyrovnávanie výroby je zasa niečo iné: v čase vyrovnáva objem výroby aj zastúpenie jednotlivých výrobkov. Zmena skladby výrobkov môže uľahčiť prevádzku linky, sama však nevyrieši situáciu, keď má pracovisko pridelené viac práce, než dokáže dokončiť.

Tieto rozhodnutia prepájajte, ale nezamieňajte ich. Voľné hodiny v rozvrhu stroja ešte nedokazujú, že sa naň dá presunúť pracovný úkon. Presun musia umožňovať prípravky, zásobovanie súčiastkami, zručnosti aj nadväznosť úkonov.

1. Pred presúvaním práce určite požadované tempo

Vychádzajte z dopytu zákazníkov a čistého disponibilného výrobného času za rovnaké obdobie:

Takt výroby = čistý disponibilný výrobný čas ÷ požadovaný počet kusov.

Predstavte si linku s opakovanou montážou, ktorá má k dispozícii 420 minút výrobného času za zmenu a má vyrobiť 420 vyhovujúcich kusov. Jej takt je 1 minúta, teda 60 sekúnd na kus. Keď je linka v chode, musí v priemere týmto tempom odovzdávať vyhovujúce kusy, aby pokryla dopyt.

Disponibilný čas počítajte jednotne. Nezahŕňajte plánovaný nevýrobný čas, napríklad prestávky, počas ktorých linka stojí. V kapacitných predpokladoch zohľadnite prestavenia, prestoje aj straty z nepodarkov. Nepredpokladajte, že tieto straty zmiznú len preto, že výpočet vyváženia pekne vychádza, a tú istú stratu neodpočítavajte dvakrát.

Zvoľte návrhový čas cyklu, ktorý neprekračuje takt a ponecháva dostatočnú rezervu na kolísanie a straty, ktoré musí váš proces zvládnuť. Takt je požiadavka vyplývajúca z dopytu, kým návrhový čas cyklu určuje tempo, na ktoré navrhujete rozdelenie práce. Namerané časy cyklu ukazujú, čo linka skutočne dosahuje.

Pri existujúcej linke si ujasnite aj to, čo možno zmeniť. Sú počet pracovísk a dostupný priestor pevne dané? Dajú sa premiestniť nástroje a prípravky? Smú určitú operáciu vykonávať len kvalifikovaní pracovníci? Tieto obmedzenia rozhodujú o tom, ktoré rozdelenie práce je použiteľné v praxi, nielen matematicky možné.

2. Zmerajte úkony a zaznamenajte, čo musí zostať spolu

Pozorujte prácu spolu s operátormi, ktorí ju vykonávajú. Rozdeľte ju na úkony s jasným začiatkom a koncom, dostatočne malé na to, aby ich malo zmysel prerozdeľovať. Pri každom pozorovaní zaznamenajte pracovnú metódu, variant výrobku, trvanie a podmienky.

Zahrňte aj manipuláciu, chôdzu, kontrolu a dopĺňanie materiálu, pokiaľ zaberajú čas v pracovnom cykle operátora. Opakované chodenie po chýbajúci spojovací materiál nie je voľná kapacita. Zaznamenajte viacero reprezentatívnych cyklov namiesto toho, aby ste návrh postavili na najrýchlejšom z nich.

Oddeľte ručnú prácu od času automatického chodu stroja. Ak môže operátor vložiť výrobok do skúšobného zariadenia a počas skúšky vykonávať iný úkon, tieto časy sa môžu prekrývať. Ak musí byť pri skúške prítomný, prekrývať sa nemôžu. Jednoduché sčítanie všetkých nameraných časov môže skresliť zaťaženie operátora aj čas cyklu pracoviska.

Pri každom úkone zaznamenajte:

• Predchádzajúci úkon: čo sa musí dokončiť, kým sa táto práca môže začať?
• Vhodné pracovisko, vybavenie, prípravok a potrebné zručnosti.
• Všetky obmedzenia presunu vrátane bezpečnosti, ergonómie, kvality a prístupu k výrobku.
• Či sa dá rozdeliť, časovo prekryť s iným úkonom alebo vykonať na paralelnom zdroji.

Nadväznosť úkonov znázornite jednoduchým sieťovým diagramom. Každý návrh priradenia musí tieto väzby zachovať vrátane poradia úkonov v rámci pracoviska. Dva úkony nemožno zameniť len preto, že sa ich trvanie hodí do výpočtu, ak jeden z nich vyžaduje najprv dokončenie druhého.

3. Prerozdeľte prácu v rámci skutočných obmedzení

Úvodné porovnanie uľahčí diagram vyťaženia operátorov, často nazývaný diagram yamazumi. Pre každého operátora zostavte stĺpec z časov jednotlivých úkonov a porovnajte ho s taktom alebo zvoleným návrhovým časom cyklu. Podstatné je zistiť, ktoré úkony sa dajú presunúť, nielen to, ktorý stĺpec treba skrátiť.

Pozrime sa na tento modelový príklad montáže. Na každom z troch pracovísk je jeden operátor a úkony prebiehajú postupne bez prekrývania. Časy zahŕňajú manipuláciu potrebnú v rámci jednotlivých úkonov. V tomto zjednodušenom výpočte neuvažujeme žiadne ďalšie presuny ani prestavenia.

Úkon	Práca	Čas na kus	Musí nasledovať po
A	Príprava krytu	15 sekúnd	—
B	Montáž základne	20 sekúnd	A
C	Osadenie modulu	20 sekúnd	B
D	Zapojenie vodičov	25 sekúnd	C
E	Uzavretie a upevnenie krytu	25 sekúnd	D
F	Skúška zostavy	25 sekúnd	E
G	Označenie a balenie	15 sekúnd	F

Celkový čas práce je 145 sekúnd na kus. Tu je pôvodné rozdelenie a jedno z možných zlepšení:

Pracovisko	Pôvodné priradenie	Pôvodný čas	Upravené priradenie	Upravený čas
1	A + B	35 sekúnd	A + B + C	55 sekúnd
2	C + D + E	70 sekúnd	D + E	50 sekúnd
3	F + G	40 sekúnd	F + G	40 sekúnd

Pracovisko 2 pri pôvodnom rozdelení nedokáže opakovať svoju prácu každých 60 sekúnd. Priemerný čas práce na pracovisko je síce pod taktom, no tento priemer preťaženie konkrétneho pracoviska neodstráni.

Presunutím pracovného prvku C na pracovisko 1 sa čas každého pracoviska dostane pod požadovaných 60 sekúnd a poradie od A po G zostane zachované. Žiadna práca neubudla a pracovisko 3 má stále menšie zaťaženie. Vyrovnať všetky tri stĺpce na rovnakú výšku by neprinieslo žiadnu hodnotu, ak by si to vyžadovalo nepraktický alebo nebezpečný presun úlohy.

Presun je uskutočniteľný len vtedy, ak sa dá modul na pracovisku 1 správne namontovať: musia tam byť k dispozícii komponenty, nástroje, priestor aj zaškolený operátor. Overte to skôr, než upravené vyváženie schválite. Ak montáž modulu vyžaduje pevný prípravok na pracovisku 2, zvoľte inú zmenu. Nestačí presunúť obdĺžnik v diagrame a považovať problém za vyriešený.

Vypočítajte minimálny počet pracovísk a účinnosť vyváženia

Pre tento jednoduchý model postupne vykonávanej práce platí teoretická dolná hranica:

Minimálny počet pracovísk = celkový čas práce ÷ návrhový čas cyklu, zaokrúhlené nahor.

Pri návrhovom čase cyklu 60 sekúnd je 145 ÷ 60 približne 2,42, takže sú potrebné aspoň 3 pracoviská. Ide o dolnú hranicu, nie o dôkaz, že konkrétne rozdelenie práce medzi tri pracoviská je uskutočniteľné. Predpísané poradie, nedeliteľné pracovné prvky a obmedzenia zariadení si môžu vynútiť iné riešenie.

Po úprave rozdelenia práce je najdlhší čas pracoviska 55 sekúnd. Za ideálnych ustálených podmienok predpokladaných v tomto príklade určuje najkratší opakovateľný cyklus linky. Účinnosť vyváženia sa bežne vypočítava takto:

Účinnosť vyváženia = celkový čas práce ÷ (počet pracovísk × čas cyklu linky) × 100.

Pri použití cyklu 55 sekúnd dostaneme 145 ÷ (3 × 55) × 100 = 87,9 %. Zodpovedajúci podiel nevyužitého času v dôsledku nevyváženia je 12,1 %: ide o čas pracovísk v rámci tohto cyklu, ku ktorému nie je priradená práca.

Ak rozdelenie práce namiesto toho vyhodnotíte pri takte 60 sekúnd, ktorý vyplýva z dopytu, dostanete 145 ÷ (3 × 60) × 100 = 80,6 %. Pri porovnávaní návrhov vždy uveďte, čo je v menovateli. Účinnosť vyváženia vypočítaná z cyklu a zaťaženie voči taktu odpovedajú na odlišné otázky.

Ani jedno z týchto čísel nevyjadruje OEE, kvalitu ani zaručené výrobné tempo. V praxi treba overiť, či linka stabilne dodáva zhodné kusy požadovaným tempom bez nebezpečnej práce, vynechaných kontrol alebo narastajúcich radov rozpracovaných kusov. Vyrábať rýchlejšie, než si vyžaduje dopyt, len kvôli vyššiemu využitiu nemá zmysel.

4. Odstráňte obmedzenie, ktoré presun úlohy nevyrieši

Niekedy ani prerozdelenie práce neumožní linke dodržať návrhový čas cyklu. Začnite hľadaním príčiny, nie plošným pokynom pracovať rýchlejšie.

Nedeliteľný pracovný prvok trvá dlhšie než cyklus. Zlepšite pracovnú metódu, skráťte trvanie prvku alebo posúďte pridanie ďalšieho zdroja na súbežnú prácu. Pridelenie inému operátorovi nezmení čas potrebný na jeho vykonanie. Ak je súbežná práca fyzicky možná, pri návrhu preverujte aj potrebné dodatočné nástroje, personálne zabezpečenie a odovzdávanie práce.

Priemer sa do cyklu zmestí, bežné výkyvy však nie. Preskúmajte príčiny: spôsob podávania dielov, nastavovanie, opravy, dopĺňanie materiálu či nejednotné pracovné metódy. Vyváženie založené na ideálnych cykloch môže z malých výkyvov urobiť opakované zastavenia. Ponechajte reálnu rezervu na dobehnutie sklzu a overte ju počas pilotnej prevádzky.

Skladba výrobkov mení pracovné zaťaženie. Overte časy pracovných prvkov pre jednotlivé modely. Vážený priemer môže skryť preťaženie pracoviska pri niekoľkých zložitejších kusoch za sebou. Okrem priemernej skladby otestujte aj reálne výrobné sekvencie. Tam, kde to pomôže rozložiť nároky v čase, využite vyrovnávanie výroby.

Viaceré pracoviská zdieľajú pracovníka alebo stroj. Overte, kedy tieto zdroje potrebujú. Čas oboch pracovísk môže byť pod taktom, a predsa môžu v rovnakom okamihu potrebovať toho istého operátora. Spoločné testovacie zariadenie môže byť navyše obsadené inou skupinou výrobkov. Vyváženie pracovísk musí zodpovedať skutočnej dostupnosti zdroja.

Pri tomto poslednom probléme sa návrh výrobného procesu stretáva s rozvrhom výroby. Rozdelenie pracovných prvkov určuje, ako má práca postupovať. Rozvrh jej musí nájsť reálne miesto popri všetkej ostatnej práci, ktorá potrebuje rovnaké zdroje.

5. Premietnite schválené vyváženie do spoločného rozvrhu v SkyPlanner

Keď sa tím dohodne na uskutočniteľnom rozdelení práce, preneste operácie, ich trvanie a závislosti do technologického postupu. Určte, ktoré pracoviská môžu operácie vykonávať, ich zmeny a kapacitu aj dostupnosť personálu, ktorá túto kapacitu ovplyvňuje.

Arcturus, umelá inteligencia na rozvrhovanie výroby v SkyPlanner, využíva tieto vstupy a vaše priority na rozvrhnutie operácií zákaziek na dostupné zdroje. Časová os Gantt zobrazuje výsledné poradie a kapacitné prehľady pomáhajú odhaliť miesta, kde sa zaťaženie blíži k limitu. Ak je zapnuté rozvrhovanie so zohľadnením materiálu, termíny vykonávania práce ovplyvňuje aj dostupnosť komponentov.

Vráťme sa k spoločnému testovaciemu zariadeniu. Pri vyvažovaní sa potvrdilo, že testovanie a balenie dokážu udržať požadované tempo. V plánovanom výrobnom intervale však testovacie zariadenie potrebuje aj iná zákazka. Zaradenie oboch zákaziek do jedného rozvrhu s obmedzenými kapacitami tento súbeh požiadaviek odhalí. Dva oddelené zoznamy tak nebudú sľubovať ten istý čas obom zákazkám.

Potom sa môžete rozhodnúť, ako situáciu vyriešiť: zmeniť prioritu zákazky, použiť iný vhodný zdroj, pridať kapacitu alebo upraviť termín výroby. Arcturus vypočíta rozvrh podľa nastavených pravidiel a zníži objem ručnej práce potrebnej na zosúladenie poradovníkov operácií na pracoviskách a oddeleniach.

Ak sa krok technologického postupu skutočne dá vykonávať súbežne na viacerých vhodných pracoviskách, SkyPlanner môže operáciu rozdeliť medzi ne, pokiaľ je toto nastavenie zapnuté. Je to užitočné pri práci, ktorá je na súbežné vykonávanie vhodná. Rozdelenie operácie zákazky medzi vhodné zdroje je iné rozhodnutie než určenie, ktoré pracovné prvky montáže patria na jednotlivé pracoviská. Jasne stanovte schválenú pracovnú metódu aj pravidlá, ktoré určujú vhodnosť zdrojov, aby rozvrh odrážal zamýšľaný výrobný proces.

SkyPlanner sa prostredníctvom otvoreného REST API integruje s akýmkoľvek systémom ERP alebo MES. Systém, v ktorom spravujete zákazky, si môžete ponechať a prepojiť ho s koordinovaným rozvrhom výroby namiesto opätovného zostavovania priorít linky v samostatnej tabuľke.

Čo priniesol spoločný plán spoločnosti UTU

V závode UTU v Ulvile, ktorý vyrába rozvádzače a spínacie zariadenia, sa plánovanie predtým opieralo o samostatné excelové tabuľky jednotlivých oddelení. Zmeny výrobného poradia v ERP sa nie vždy dostali do dielne a bolo ťažké získať prehľad o reálnej kapacite.

UTU začala popri Oracle NetSuite používať SkyPlanner a spojila linky aj oddelenia závodu do jedného plánovacieho systému. Jej tím vyzdvihuje kombináciu rozvrhovania pomocou umelej inteligencie, časovej osi Gantt a prehľadu o kapacitách. Zákazník uvádza, že aktualizované poradovníky práce sa teraz dostanú k montážnikom na linke v priebehu sekúnd.

Táto skúsenosť ilustruje problém rozvrhovania, ktorý treba vyriešiť aj pri dobre vyváženej linke: ľudia vykonávajúci prácu potrebujú aktuálne poradie, nie starostlivo pripravené rozdelenie úloh so zastaraným poradovníkom.

6. Overte vyváženie na linke a priebežne ho aktualizujte

Upravené rozdelenie práce pilotne overte na reprezentatívnych výrobkoch, s reprezentatívnou skupinou operátorov a za bežných podmienok zásobovania materiálom. Sledujte celý cyklus vrátane presunov, nábehu a využívania spoločných zdrojov, nielen čas presunutého pracovného prvku.

Porovnajte počet zhodných kusov s dopytom a sledujte kolísanie cyklov pracovísk, čakanie, nedokončenú výrobu, kvalitu aj spätnú väzbu operátorov. Ak linka nedosahuje cieľ, zistite, či je príčinou rozdelenie práce, nestabilná pracovná metóda, nedostatok materiálu alebo konflikt v rozvrhu. Každá príčina si vyžaduje iný zásah.

Pred rozšírením zmeny aktualizujte štandardné pracovné postupy a zaškoľte dotknutých operátorov. Vyváženie opäť posúďte pri zmene dopytu, konštrukcie výrobku, výrobného mixu, nástrojového vybavenia alebo personálneho obsadenia. Trvanie operácií a dostupnosť zdrojov v pláne výroby udržiavajte v súlade so zisteniami z pilotnej prevádzky.

Ak chcete vidieť, ako by schválený návrh fungoval popri ostatných zákazkách vášho závodu, dohodnite si ukážku SkyPlanner. Pripravte si technologický postup jednej linky, časy jej pracovísk a príklad konfliktu pri využívaní spoločného zdroja. Môžete preskúmať, ako z týchto vstupov vznikne koordinovaný rozvrh a ako plán reaguje na zmeny priorít alebo kapacity. Ak si chcete najprv systém prezrieť sami, vyskúšajte SkyPlanner s ukážkovými dátami.