POLCA i tillverkningen: styr flödet mellan produktionsceller

Hem » Resurser » POLCA i tillverkningen: styr flödet mellan produktionsceller

Beräknad lästid: 11 minuter

En produktionscell blir klar med ännu en order, men nästa cell kan inte bearbeta den vidare. Det första arbetslaget har hållit sig sysselsatt. Ordern har fått en plats i kön, inte bättre förutsättningar att levereras i tid.

Vid tillverkning med stor produktvariation och små volymer är detta svårare att styra, eftersom alla order inte följer samma operationsföljd. En kräver maskinbearbetning och montering, en annan svetsning och efterbehandling. Att fylla på standardbehållare för varje tänkbar artikel är ingen praktisk lösning när variationen är så stor.

POLCA styr flödet mellan dessa celler med kapacitetssignaler. Metoden hjälper arbetslagen att undvika att starta arbete som bara ökar köerna längre fram. Nästa planeringsfråga är fortfarande lika viktig: hur ska de order som har starttillstånd få plats bland andra order på gemensamma maskiner? SkyPlanner APS samordnar arbetet i ett gemensamt produktionsschema och minskar det manuella arbetet med att stämma av separata cellistor och köer till resurser.

Vad är POLCA i tillverkningen?

POLCA står för Paired-cell Overlapping Loops of Cards with Authorization. Det är en metod för produktionsstyrning där ett begränsat antal kort knutna till par av produktionsceller, tillsammans med datum för starttillstånd, styr när arbetet får börja. Metoden utvecklades av Rajan Suri som en del av Quick Response Manufacturing och är avsedd för tillverkning med stor produktvariation, små volymer och kundanpassade produkter.

Den viktiga skillnaden ligger i vad kortet betyder. Ett POLCA-kort är en kapacitetssignal för ett visst cellpar, inte en instruktion om att fylla på ett visst artikelnummer. Genom att begränsa antalet kort styr man mängden produkter i arbete (WIP) som är bundna till den slingan. Olika produkter kan använda samma slinga om deras operationsföljder går genom samma cellpar.

Två villkor måste vara uppfyllda samtidigt:

• Arbetet har starttillstånd. Datumet för starttillstånd i den aktuella cellen har infallit, så arbetet startas inte tidigare än planen tillåter.
• Det finns ett ledigt kort för rätt slinga. Därmed finns tillstånd att föra in mer arbete i förbindelsen mellan cellerna.

Arbetet måste också vara klart att utföras, vilket bland annat innebär att det material som behövs finns tillgängligt. Ett ledigt kort skapar inget kundbehov, löser inte bristen på en komponent och gör inte ett arbete utan starttillstånd brådskande. På samma sätt ger ett planerat startdatum inte rätt att bortse från att en slinga är full.

Så fungerar de överlappande slingorna

Tänk dig en order som går genom produktionscell A, maskinbearbetningscell B och monteringscell C. Operationsföljden använder en A/B-slinga och en B/C-slinga. Varje slinga har sina egna kort. Ett A/B-kort kan inte ersätta ett B/C-kort.

Starta i A med ett A/B-kort

När arbetet har starttillstånd i A kontrollerar arbetslaget att det finns ett ledigt A/B-kort och det material som behövs. Om villkoren är uppfyllda fästs kortet vid ordern och bearbetningen börjar.

A/B-kortet följer med ordern när A är klar och lämnar över den till B. Det återgår inte till A bara för att arbetet där är färdigt. Kortet är fortfarande bundet till ordern medan den väntar i B och medan B bearbetar den.

Lägg till B/C-kortet innan arbetet börjar i B

Innan B börjar maskinbearbetningen måste arbetet ha starttillstånd där och ett B/C-kort finnas tillgängligt. Under bearbetningen i B har ordern därför både sitt inkommande A/B-kort och sitt utgående B/C-kort. Det är detta som är överlappningen: B ingår i båda slingorna.

Om det inte finns något ledigt B/C-kort skulle en start av maskinbearbetningen föra in mer arbete i en slinga där hela det tillåtna utrymmet redan är upptaget. B bör i stället överväga ett annat arbete som är klart att utföras, har starttillstånd och har det kort som krävs tillgängligt. Om inget arbete uppfyller villkoren kan arbetsledaren rikta insatserna mot att avhjälpa begränsningen eller någon annan nyttig uppgift, i stället för att starta arbete bara för att hålla B sysselsatt.

Lämna tillbaka varje kort när den andra cellen är klar

När B är klar med ordern och den går vidare till C återgår A/B-kortet till A. Där kan det användas för en annan order som uppfyller startvillkoren och ska vidare till B.

B/C-kortet följer med ordern genom C. När C har slutfört sitt arbete återgår kortet till B. Om C är den sista cellen i det styrda flödet behövs inget ytterligare kort för en utgående slinga för att arbetet ska få starta där.

Det är denna regel för återlämning som gör signalen användbar. Om A/B-kortet återlämnades för tidigt skulle mer arbete kunna föras in i slingan innan den befintliga ordern var färdig i B. Om kortet i stället behölls i onödan efter att arbetet slutförts skulle ett tillstånd som kunde användas igen hållas inne.

Ett kort är fortfarande ingen reservation av en maskin som är ledig direkt. Det reglerar mängden arbete som är bundet till en slinga, men anger inte exakt när varje operation inne i cellerna ska utföras.

POLCA, kanban och CONWIP styr olika saker

Alla dessa metoder använder signaler som ger tillstånd, men de besvarar olika frågor.

Metod	Vad signalen normalt ger tillstånd till	När metoden passar
Artikelspecifik produktionskanban	Påfyllning av en bestämd artikel i en bestämd kvantitet efter förbrukning	Återkommande artiklar med en fungerande påfyllnadsslinga
CONWIP	Att släppa in ytterligare en order i ett avgränsat flöde när ett tillstånd för den totala mängden produkter i arbete återkommer	För att styra mängden arbete inom en vald systemgräns
POLCA	Att föra in arbete i en viss slinga mellan två celler, förutsatt att arbetet har starttillstånd	Olika produkter som tar olika vägar mellan cellerna

Kanban i tillverkningen är användbart när samma artikel återkommer och kan fyllas på på ett repeterbart sätt. En kundanpassad detalj som ännu inte har konstruerats eller beställts kan inte hanteras som en standardkomponent på lager.

CONWIP kan hantera olika produkter utan ett separat påfyllnadskort för varje artikel. Det som utmärker metoden är att den begränsar mängden produkter i arbete i hela det valda flödet. POLCA tillför lokala signaler för förbindelserna mellan de celler som följer på varandra i en orders operationsföljd, i stället för att enbart förlita sig på en gräns för hela flödet.

Det praktiska valet handlar inte om vilken förkortning som låter mest avancerad. Fråga vad ni behöver styra: påfyllning av kända artiklar, den totala mängden arbete i ett avgränsat system eller arbete som är bundet mellan celler när operationsföljderna varierar. Svaret kan skilja sig mellan olika delar av fabriken.

Passar POLCA i er fabrik?

POLCA är värt att utvärdera när produktvariationen gör artikelspecifik påfyllning svårhanterlig, men operationsföljderna ändå går genom tydligt identifierbara celler. Ni behöver veta vilken cell som står på tur för varje order och kunna hålla motsvarande slingor i funktion.

Metoden är särskilt relevant när lokala beslut gång på gång skapar köer längre fram: ett arbetslag startar arbete för att hålla uppe sin beläggning, trots att den mottagande cellen redan har svårt att hinna med. Metoden ger arbetslaget ett skäl att välja ett annat arbete med starttillstånd i stället för att lägga mer på hög.

Det kan också behövas förberedelser först. Opålitliga uppgifter om operationsföljder gör det svårt att välja rätt kort. Materialbrist kan binda upp både arbete och kort utan att produktionen går framåt. En cell som varaktigt saknar tillräcklig kapacitet för den efterfrågan ni har åtagit er att möta behöver ett beslut om kapaciteten, inte bara ett annat antal kort.

Slingornas antal och funktion är lika viktiga som produktvariationen. Ett mycket stort antal sällan använda förbindelser mellan cellpar kan bli svårt att administrera. Börja med en sammanhängande produktfamilj där ni kan beskriva operationsföljder och överlämningar tydligt, i stället för att införa ett kort mellan varje tänkbart par av avdelningar.

Framför allt måste ledningen stödja det arbetssätt den efterfrågar. Om operatörerna bara belönas för att hålla sina egna maskiner igång har de starka incitament att kringgå en regel som ibland säger att de inte ska starta. Utvärdera pilotförsöket utifrån orderflöde och leveransprecision, inte enbart resursutnyttjande.

Utforma en pilot som prövar flödet, inte bara korten

Välj en hanterbar grupp verkliga order med liknande flöden och kartlägg vilka celler de faktiskt passerar. Involvera dem som planerar arbetet, utför det och sköter transporterna mellan cellerna. Tillsammans behöver de besvara fyra praktiska frågor innan piloten startar.

Vilket arbete motsvarar ett kort? Ni behöver vara överens om vad en order, en transportbatch eller en definierad arbetsmängd innebär. En kort och en lång operation kräver inte lika mycket kapacitet bara för att båda har ett enda ordernummer. Om produktmixen varierar kraftigt behöver ni granska arbetsmängden som korten motsvarar, i stället för att utgå från att antalet order ger hela bilden.

Hur mycket arbete ska varje slinga tillåta? Bestäm det inledande antalet kort utifrån det förväntade flödet, tiden som arbetet tillbringar i de båda cellerna och den valda enheten för arbetsmängd. För många kort försämrar möjligheten att begränsa köbildningen. För få kan hindra arbete som annars skulle kunna gå vidare. Det finns inget kortantal som passar alla slingor eller fabriker.

Vem kontrollerar, flyttar och återlämnar korten? Gör det tydligt hur starttillstånd kontrolleras och var korten ska återlämnas. Öva på en orders hela väg genom flödet, även när ett kort för den utgående slingan saknas, material saknas eller en order är blockerad. Ett kontrollerat undantag behöver en ansvarig och en dokumenterad orsak. Att rutinmässigt starta utan det tillstånd som krävs sätter styrningen ur spel.

Hur vet ni att det fungerar? Fastställ ett utgångsläge för produkter i arbete (WIP), genomloppstid i det styrda flödet, genomströmning och leveransprecision. Kontrollera under piloten var kort och order blir stående. Innan ni ändrar gränserna behöver ni undersöka om orsaken är den faktiska arbetsbelastningen, ett kort som inte återlämnats, otillförlitliga data eller ett återkommande produktionsproblem.

Då blir piloten ett värdefullt tillfälle att lära. Ni prövar om arbetet rör sig mer förutsägbart genom de valda cellerna, inte om teamet kan fylla en tavla med färgade kort.

Ett ledigt kort i slingan avgör inte leveransplanen

Återgå till operationsföljden A–B–C. Föreställ dig att en annan order går från A till svetscell D. För den första ordern finns ett ledigt A/B-kort och för den andra ett ledigt A/D-kort. Båda har starttillstånd och är klara att starta.

Senare behöver båda orderna samma resurs för slutbearbetning, som också används av andra produktfamiljer. De lokala starttillstånden säger inte planeraren vilken order som kan bli klar först, om kön till slutbearbetningen hinner betas av före utleverans eller vad som händer om en brådskande kundorder tillkommer.

Här behöver produktionsplaneringen omfatta hela operationsföljden. Signalerna mellan cellparen hjälper till att styra vad som får starta. Det sammanhängande schemat visar hur operationerna konkurrerar om den faktiska tiden på gemensamma resurser och vad det innebär för när arbetet blir klart.

Att försöka få varje cells kortlista att besvara båda frågorna skapar mer manuellt arbete. Planeraren får jämföra listor, flytta operationer mellan resursköer och kontrollera samma konflikter längre fram i flödet på nytt varje gång en prioritet ändras.

Planera arbetet i hela fabriken med SkyPlanner

SkyPlanner APS samlar det produktionsarbete som har accepterats i ett gemensamt resursschema. Ange processteg, vilka produktionsresurser som får användas, tidsåtgång, skift och beroenden. Arcturus, SkyPlanners AI för produktionsplanering, beräknar sedan var operationerna ryms utifrån den konfigurerade kapaciteten och prioriteringarna. Gantt-vyn visar ordningsföljden och när arbetet blir klart.

För de två order som delar kapacitet för slutbearbetning innebär det att konkurrensen längre fram i flödet syns i samma plan som tillverkning, maskinbearbetning och svetsning. Du lägger mindre tid på att manuellt samordna separata köer och får ett tydligare underlag för att avgöra vilket leveransåtagande som behöver uppmärksamhet.

Ni kan ange överenskomna datum för när operationerna tidigast får starta, förutsatt att regeln för dessa datum är aktiverad. Datumet är en gräns för planeringen, inte en bekräftelse på att ett POLCA-kort är ledigt. Låt det faktiska beslutet om tillstånd i slingan ligga kvar i produktionsstyrningen och anpassa det arbete ni planerar efter de tillstånd och startbegränsningar ni har kommit överens om.

Du behåller kontrollen över prioriteringarna. Med SkyPlanners dynamiska prioriteringar kan du styra beräkningen utifrån leveransdatum, hur viktiga kunder och operationer är samt andra planeringsmål. Ett kort som nyss blivit ledigt har inte automatiskt högst prioritet i fabriken. Om materialstyrd planering är aktiverad tas även hänsyn till materialtillgången när den operation som förbrukar materialet planeras.

När den registrerade kapaciteten eller prioriteringarna ändras kan Arcturus räkna om det sammanhängande schemat. I stället för att ändra varje berörd kö för hand kan du granska konsekvenserna för de order som är viktiga. SkyPlanner kan integreras med vilket ERP- eller MES-system som helst via sitt öppna REST API, så att bättre produktionsplanering kan fungera tillsammans med era befintliga order- och produktionssystem.

Problemen med manuell planering är välbekanta hos Mamec, som är verksamt inom blandningsteknik och högteknologisk kontraktstillverkning. I sin kundberättelse beskriver företaget hur tusentals arbetsorder som var beroende av varandra tidigare prioriterades utifrån leveransdatum på pappersorder, utan en tillförlitlig helhetsbild. Efter integrationen av SkyPlanner med Oscar ERP använder Mamec AI-baserad planering med begränsad kapacitet och en gemensam produktionsvy. Företaget uppger att arbetsbördan för planeringen har minskat tydligt. Erfarenheten visar värdet av sammanhängande planering, inte av en POLCA-implementering. Läs hela berättelsen i Mamecs omdöme om SkyPlanner.

Pröva cellsignalerna och den gemensamma kapaciteten tillsammans

Om POLCA passar er produktion kan ni använda piloten för att fastställa tydliga tillstånd i slingorna och en tillförlitlig rutin för att återlämna korten. Använd SkyPlanner för att visa i vilken ordning det accepterade arbetet ska använda resurserna i hela fabriken och vilka konsekvenser det får för leveranserna. Tillsammans angriper dessa beslut det verkliga problemet: att starta rätt arbete utan att tappa bort vad som krävs för att slutföra det.

Boka en demo av SkyPlanner och utgå från en representativ grupp celler, två order med olika operationsföljder och en resurs som de delar. Ta med de startbegränsningar och prioriteringar ni har kommit överens om. Det ger er ett praktiskt sätt att undersöka hur SkyPlanner kan minska det manuella planeringsarbetet och tydliggöra påverkan på leveranserna.

Vill du utforska på egen hand först kan du prova SkyPlanner med demodata eller använda det AI-stödda kom igång-flödet i SkyPlanner Assistant.