Uravnoteženje proizvodne linije: delo prilagodite tempu

Domov » Viri » Uravnoteženje proizvodne linije: delo prilagodite tempu

Predviden čas branja: 11 minut

En delavec še pritrjuje sklop, naslednji pa že čaka nanj. Ob koncu izmene linija ne doseže cilja, čeprav se je zdelo, da je ljudi in opreme dovolj.

Uravnoteženje proizvodne linije pomeni razporejanje delovnih elementov na postaje tako, da linija lahko dosega zahtevani proizvodni tempo, ob upoštevanju zaporedja nalog, razpoložljivih virov in varnih načinov dela. Cilj je izvedljiva delitev dela, ne enaka obremenitev za vsako ceno.

Dobro uravnotežena linija odpravi nepotrebno čakanje in preobremenjenost. Potrebuje pa tudi proizvodni načrt, ki zagotavlja razpoložljivost potrebnih virov. SkyPlanner APS vam pomaga dogovorjene operacije vključiti v skupni terminski načrt, ki upošteva zmogljivosti. Tako se v načrtu pokaže tudi konflikt, če preizkusno postajo linije, ki je na papirju uravnotežena, zasede drugo naročilo.

Kaj uravnotežujete: delovne elemente, ne le čakalne vrste na strojih

Delovni element je jasno določen del dela, na primer nameščanje ohišja, vgradnja sestavnega dela ali izvedba kontrole. Pri uravnoteženju linije določite, na kateri postaji se bo posamezen element izvajal in ali lahko postaja dodeljeno delo opravi pravočasno.

Za razumevanje je koristno razlikovati tri povezane odločitve:

• Taktni čas določa tempo, ki ga zahteva povpraševanje kupcev.
• Uravnoteženje linije razdeli delo, potrebno za vsako enoto, med postaje.
• Terminiranje proizvodnje operacijam dejanskih naročil dodeli vire in termine ter jih uskladi s preostalim delom v tovarni.

Izravnavanje proizvodnje je nekaj drugega: izravnava obseg proizvodnje in razmerje med vrstami izdelkov skozi čas. Sprememba tega razmerja lahko olajša delo na liniji, vendar sama po sebi ne odpravi preobremenitve postaje, ki ima več dela, kot ga zmore opraviti.

Te odločitve povezujte, vendar jih ne enačite. Proste ure v razporedu stroja še ne pomenijo, da lahko nanj prenesete delovni element. Prenos morajo omogočati vpenjalna priprava, oskrba s sestavnimi deli, usposobljenost in odvisnosti med nalogami.

1. Pred prerazporejanjem dela določite zahtevani tempo

Uporabite povpraševanje kupcev in neto razpoložljivi proizvodni čas za isto obdobje:

Taktni čas = neto razpoložljivi proizvodni čas ÷ zahtevano število enot.

Predstavljajte si linijo za ponavljajočo se montažo s 420 razpoložljivimi proizvodnimi minutami na izmeno in povpraševanjem po 420 kakovostno ustreznih enotah. Njen taktni čas je 1 minuta oziroma 60 sekund na enoto. Ko linija obratuje, mora v povprečju s tem tempom izdelovati kakovostno ustrezne enote, da zadosti povpraševanju.

Razpoložljivi čas določajte dosledno. Izločite načrtovana obdobja brez proizvodnje, na primer odmore, med katerimi linija stoji. Pri predpostavkah o zmogljivosti upoštevajte menjave izdelkov in orodij, zastoje ter izgube zaradi kakovosti. Ne predpostavljajte, da izginejo samo zato, ker se izračun uravnoteženja lepo izide, in iste izgube ne odštevajte dvakrat.

Izberite načrtovani čas cikla, ki je enak taktnemu času ali krajši od njega, ter pustite dovolj rezerve za nihanja in izgube v procesu. Taktni čas je zahteva, ki izhaja iz povpraševanja; načrtovani čas cikla pa določa tempo, za katerega zasnujete delo. Izmerjeni časi cikla pokažejo, kaj linija dejansko dosega.

Pri obstoječi liniji določite tudi, kaj lahko spremenite. Ali sta število postaj in razpoložljivi prostor nespremenljiva? Ali lahko premaknete orodja? Ali smejo določeno operacijo izvajati le ustrezno usposobljeni delavci? Te omejitve določajo, katere razporeditve dela so uporabne, ne zgolj matematično mogoče.

2. Izmerite delovne elemente in zabeležite, kateri morajo ostati skupaj

Delo opazujte skupaj z delavci, ki ga opravljajo. Razdelite ga na elemente z jasnim začetkom in koncem, dovolj majhne, da jih je smiselno prerazporejati. Pri vsakem opazovanju zabeležite način dela, različico izdelka, trajanje in pogoje izvedbe.

Vključite tudi rokovanje, hojo, preverjanje in dopolnjevanje materiala, kadar ta opravila porabljajo čas v delavčevem ciklu. Ponavljajoča se hoja po manjkajoči pritrdilni element ni prosta zmogljivost. Zabeležite več reprezentativnih ciklov, namesto da zasnovo oprete na najhitrejšega.

Ločite ročno delo od časa samodejnega delovanja stroja. Če lahko delavec vstavi izdelek v preizkusno napravo in med njenim delovanjem opravlja drugo nalogo, se lahko ta časa prekrivata. Če mora biti med preizkusom prisoten, se ne moreta. Preprosto seštevanje vseh izmerjenih časov lahko napačno prikaže tako obremenitev delavca kot čas cikla postaje.

Za vsak delovni element zabeležite:

• Predhodno nalogo: kaj mora biti opravljeno, preden se to delo lahko začne?
• Ustrezno postajo, opremo, vpenjalno pripravo in potrebno usposobljenost.
• Vse omejitve pri prenosu na drugo postajo, vključno z varnostjo, ergonomijo, kakovostjo in dostopom do izdelka.
• Ali ga je mogoče razdeliti, časovno prekrivati z drugim delom ali izvajati na vzporednem viru.

Zahtevano zaporedje prikažite s preprosto mrežo nalog. Predlagana razporeditev mora ohraniti te odvisnosti, tudi vrstni red elementov znotraj posamezne postaje. Dveh nalog ne morete zamenjati zgolj zato, ker se njuna časa lepo ujemata, če mora biti ena končana pred začetkom druge.

3. Prerazporedite delo ob upoštevanju dejanskih omejitev

Diagram obremenitve delavcev, pogosto imenovan diagram yamazumi, olajša prvo primerjavo. Za vsakega delavca čase posameznih elementov zložite v stolpec in stolpce primerjajte s taktnim časom ali izbranim načrtovanim časom cikla. Ključno vprašanje je, katere elemente lahko prenesete drugam, ne le, kateri stolpec bi morali skrajšati.

Poglejmo izmišljen primer montaže. Na vsaki od treh postaj dela en delavec, elementi pa se izvajajo zaporedno, brez prekrivanja. Časi vključujejo potrebno rokovanje znotraj vsakega elementa; v tem poenostavljenem izračunu ni dodatnih prenosov ali menjav izdelkov in orodij.

Element	Delo	Čas na enoto	Obvezni predhodni element
A	Priprava ohišja	15 sekund	—
B	Vgradnja podnožja	20 sekund	A
C	Vgradnja modula	20 sekund	B
D	Priklop ožičenja	25 sekund	C
E	Zapiranje in pritrditev ohišja	25 sekund	D
F	Preizkus sklopa	25 sekund	E
G	Označevanje in pakiranje	15 sekund	F

Skupni obseg dela znaša 145 sekund na enoto. Spodaj sta prikazani začetna razporeditev in možna izboljšava:

Postaja	Začetna razporeditev	Čas pred spremembo	Spremenjena razporeditev	Čas po spremembi
1	A + B	35 sekund	A + B + C	55 sekund
2	C + D + E	70 sekund	D + E	50 sekund
3	F + G	40 sekund	F + G	40 sekund

Pri prvotni razporeditvi postaja 2 svojega dela ne more ponoviti vsakih 60 sekund. Povprečna časovna obremenitev postaj na liniji je sicer pod taktnim časom, vendar to povprečje ne odpravi preobremenjenosti posamezne postaje.

Če delovni element C prestavimo na postajo 1, je čas dela na vsaki postaji krajši od zahtevanih 60 sekund, zaporedje od A do G pa ostane nespremenjeno. Nobeno delo ni izginilo in postaja 3 je še vedno manj obremenjena. Izenačevanje vseh treh stolpcev ne bi prineslo nobene koristi, če bi bilo treba zato nalogo prenesti na način, ki otežuje delo ali ogroža varnost.

Prenos je izvedljiv le, če je na postaji 1 mogoče pravilno vgraditi modul: tam morajo biti na voljo sestavni deli, orodje, prostor in ustrezno usposobljen operater. To preverite, preden potrdite novo razporeditev dela. Če je za vgradnjo modula potrebna nepremična priprava na postaji 2, izberite drugačno spremembo. Zgolj premik pravokotnika na diagramu še ne pomeni, da je težava rešena.

Izračunajte najmanjše število postaj in učinkovitost uravnoteženja

Za ta preprosti model zaporednega dela je teoretična spodnja meja naslednja:

Najmanjše število postaj = skupni čas vseh delovnih elementov ÷ načrtovani čas cikla, zaokroženo navzgor.

Pri načrtovanem času cikla 60 sekund je 145 ÷ 60 približno 2,42, zato so potrebne najmanj 3 postaje. To je spodnja meja, ne pa dokaz, da je katera koli konkretna razporeditev dela na tri postaje tudi izvedljiva. Zahtevano zaporedje, nedeljivi delovni elementi in omejitve opreme lahko narekujejo drugačno rešitev.

Pri spremenjeni razporeditvi je najdaljši čas dela na posamezni postaji 55 sekund. Ob predpostavkah tega primera o idealnem ustaljenem delovanju to določa najkrajši ponovljivi čas cikla linije. Učinkovitost uravnoteženja pogosto izračunamo takole:

Učinkovitost uravnoteženja = skupni čas vseh delovnih elementov ÷ (število postaj × čas cikla linije) × 100.

Če uporabimo ta 55-sekundni cikel, dobimo 145 ÷ (3 × 55) × 100 = 87,9%. Pripadajoči delež neizkoriščenega časa zaradi neuravnoteženosti je 12,1%: toliko časa postaj v tem ciklu ni dodeljenega delu.

Če pa razporeditev ocenimo glede na tempo povpraševanja, torej 60 sekund, dobimo 145 ÷ (3 × 60) × 100 = 80,6%. Pri primerjavi rešitev navedite, kateri imenovalec uporabljate. Učinkovitost uravnoteženja glede na čas cikla in obremenitev glede na taktni čas odgovarjata na različni vprašanji.

Noben od teh kazalnikov ni OEE, merilo kakovosti ali zagotovilo o doseženem obsegu proizvodnje. V praksi je treba preveriti, ali linija stalno zagotavlja ustrezne izdelke v zahtevanem tempu, brez nevarnega dela, izpuščenih kontrol ali naraščanja čakalnih vrst. Proizvajati hitreje, kot zahteva povpraševanje, zgolj zaradi večje izkoriščenosti ne prinaša koristi.

4. Odpravite omejitev, pri kateri prerazporeditev dela ne pomaga

Včasih z nobeno prerazporeditvijo dela ne morete doseči načrtovanega časa cikla linije. Najprej ugotovite vzrok, namesto da vsem preprosto naročite, naj delajo hitreje.

Nedeljivi delovni element traja dlje od cikla. Izboljšajte delovno metodo, skrajšajte trajanje elementa ali proučite možnost dodatnega vzporednega vira. Če delo dodelite drugemu operaterju, se njegovo trajanje ne spremeni. Če je vzporedno delo fizično izvedljivo, pri zasnovi preverite tudi potrebe po dodatnem orodju, osebju in predajah dela.

Povprečje ustreza, običajna nihanja pa ne. Raziščite vzroke: način podajanja delov, prilagajanje, dodelave, dopolnjevanje materiala ali neenotne delovne metode. Uravnoteženje, ki temelji na idealnih ciklih, lahko že majhna nihanja spremeni v ponavljajoče se zastoje. Pustite dovolj časovne rezerve, da je zaostanke v praksi mogoče nadoknaditi, in to preverite med pilotnim preizkusom.

Razmerje med vrstami izdelkov vpliva na obremenitev. Preverite čase delovnih elementov za vsak model. Tehtano povprečje lahko prikrije postajo, ki jo preobremeni več zaporednih zahtevnih izdelkov. Poleg povprečnega razmerja med vrstami izdelkov preizkusite tudi realistična zaporedja. Izravnavanje proizvodnje uporabite tam, kjer pomaga te obremenitve razporediti skozi čas.

Več postaj si deli istega delavca ali stroj. Preverite, kdaj posamezne postaje potrebujejo te vire. Čas dela na dveh postajah je lahko krajši od taktnega časa, pa vendar obe v istem trenutku potrebujeta istega operaterja. Skupna preskusna naprava je lahko zasedena tudi z drugo družino izdelkov. Razporeditev dela po postajah mora biti usklajena z dejansko razpoložljivostjo vira.

Pri tej zadnji težavi se zasnova procesa sreča s terminskim planom proizvodnje. Razporeditev delovnih elementov določa, kako naj delo poteka. Terminski plan pa mu mora zagotoviti izvedljiv termin med vsem drugim delom, ki potrebuje iste vire.

5. Potrjeno razporeditev dela vključite v skupni terminski plan v sistemu SkyPlanner

Ko se ekipa dogovori o izvedljivi delitvi dela, prenesite operacije, njihova trajanja in odvisnosti v tehnološki postopek. Določite, katera delovna mesta so primerna za izvedbo, njihove izmene in zmogljivosti ter razpoložljivost osebja, ki vpliva na te zmogljivosti.

Arcturus, umetna inteligenca za terminiranje proizvodnje v sistemu SkyPlanner, na podlagi teh podatkov in vaših prioritet razporedi operacije nalogov na razpoložljive vire. Časovnica Gantt prikazuje nastalo zaporedje, pogledi zmogljivosti pa pomagajo prepoznati, kje so zmogljivosti močno obremenjene. Če je omogočeno terminiranje z upoštevanjem materiala, na čas izvedbe dela vpliva tudi razpoložljivost sestavnih delov.

Vrnimo se k skupni preskusni napravi. Z uravnoteženjem smo ugotovili, da lahko preskušanje in pakiranje sledita zahtevanemu tempu. Toda v predvidenem času proizvodnje je preskusna naprava potrebna tudi za drug nalog. Če oba naloga vključite v isti terminski plan z omejenimi zmogljivostmi, postane prekrivanje potreb vidno. Tako dva ločena seznama ne obljubljata več istega termina.

Nato lahko sprejmete dejansko odločitev: spremenite prioriteto naloga, uporabite drug primeren vir, zagotovite dodatne zmogljivosti ali spremenite čas izvedbe proizvodnje. Arcturus izračuna terminski plan po pravilih, ki jih določite, in tako zmanjša ročno delo pri usklajevanju čakalnih vrst po postajah in oddelkih.

Kadar je procesni korak dejansko mogoče izvajati na več primernih delovnih mestih, lahko SkyPlanner operacijo razdeli mednje, če je ta nastavitev omogočena. To je uporabno pri delu, ki je primerno za vzporedno izvajanje. Razdelitev operacije naloga med primerne vire je drugačna odločitev od določanja, kateri montažni elementi sodijo na posamezno postajo. Potrjena metoda in pravila o primernosti delovnih mest naj bodo jasno določeni, da bo terminski plan odražal predvideni proizvodni proces.

SkyPlanner se prek odprtega vmesnika REST API poveže s katerim koli sistemom ERP ali MES. Sistem, v katerem upravljate naloge, lahko obdržite in ga povežete z usklajenim terminskim planom proizvodnje, namesto da prioritete linije znova sestavljate v ločeni preglednici.

Kaj je skupni plan spremenil v podjetju UTU

V tovarni podjetja UTU v Ulvili, kjer izdelujejo razdelilne plošče in stikalne naprave, je planiranje prej temeljilo na ločenih Excelovih preglednicah po oddelkih. Spremembe proizvodnega zaporedja v sistemu ERP niso vedno prišle do proizvodnje, dejansko razpoložljive zmogljivosti pa je bilo težko oceniti.

UTU je ob sistemu Oracle NetSuite uvedel SkyPlanner ter linije in oddelke tovarne združil v enem sistemu za planiranje. Ekipa poudarja kombinacijo terminiranja z umetno inteligenco, časovnice Gantt in pregleda nad zmogljivostmi. Po navedbah stranke so posodobljena zaporedja dela zdaj monterjem na liniji na voljo v nekaj sekundah.

Ta izkušnja ponazarja težavo terminiranja, ki je tudi dobro uravnoteženje samo po sebi ne reši: ljudje, ki delo opravljajo, potrebujejo aktualno zaporedje, ne pa skrbno pripravljene razporeditve dela z zastarelo čakalno vrsto.

6. Preverite uravnoteženje na liniji in ga redno posodabljajte

Spremenjeno razporeditev dela pilotno preizkusite z reprezentativnimi izdelki, operaterji in oskrbo z materialom. Opazujte celoten cikel, vključno s prenosi, zagonom in uporabo skupnih virov, namesto da merite le trajanje prenesenega delovnega elementa.

Preverite količino ustreznih izdelkov glede na povpraševanje, nihanja časov cikla postaj, čakanje, nedokončano proizvodnjo, kakovost in povratne informacije operaterjev. Če linija ne dosega cilja, ugotovite, ali je vzrok razporeditev dela, nestabilna delovna metoda, pomanjkanje ali konflikt v terminskem planu. Vsak vzrok zahteva drugačen ukrep.

Preden spremembo uvedete širše, posodobite standardizirane delovne postopke in usposobite operaterje, ki jih sprememba zadeva. Uravnoteženje ponovno preverite, ko se spremenijo povpraševanje, zasnova izdelka, proizvodni program, orodja ali zasedba. Trajanja operacij in razpoložljivost virov v proizvodnem planu uskladite z ugotovitvami pilotnega preizkusa.

Če želite videti, kako bi potrjena zasnova delovala skupaj z drugimi nalogi v vaši tovarni, rezervirajte predstavitev sistema SkyPlanner. Pripravite tehnološki postopek ene linije, čase dela na njenih postajah in primer prekrivanja potreb po skupnem viru. Raziščete lahko, kako iz teh podatkov nastane usklajen terminski plan in kako se ta odzove na spremembe prioritet ali zmogljivosti. Če želite sistem najprej raziskati sami, preizkusite SkyPlanner z demonstracijskimi podatki.