Wykorzystanie narzędzi lean manufacturing w reorganizacji procesu produkcyjnego

Transkrypt

1 Jakub Łukasik AGH Akademia Górniczo-Hutnicza Wykorzystanie narzędzi lean manufacturing w reorganizacji procesu produkcyjnego 1. WSTĘP Reorganizowanie produkcji w celu poprawienia wewnętrznego łańcucha dostaw oraz usunięcia źródeł marnotrawstwa jest w aktualnych czasach zjawiskiem coraz bardziej powszechnym. Wiele przedsiębiorstw, w których występowało marnotrawstwo oraz nieprawidłowo zaprojektowany proces logistyki wewnętrznej zdecydowało się przeprowadzić reorganizacje. Wskutek przeprowadzonych zmian udało się: skrócić czas przejścia produktu przez proces, zmniejszyć zapasy, poprawić produktywność, zwiększyć efektywność, a także uwolnić niepotrzebnie zajmowaną przestrzeń na hali produkcyjnej [2]. Celem artykułu jest przedstawienie zmian w logistyce wewnętrznej jakie można osiągnąć poprzez zreorganizowanie procesu produkcyjnego stolarki aluminiowej, przy wykorzystaniu narzędzi odchudzonej produkcji. 2. OPIS PRZEDSIĘBIORSTWA Przedsiębiorstwo zajmuje się produkcją szeregu wyrobów aluminiowych, do których należą: okna, okna przeciw pożarowe, drzwi, drzwi przesuwne, drzwi przeciwpożarowe, drzwi obrotowe, fasady, witryny, witryny przeciwpożarowe, stałe szklenia oraz wiele innych konstrukcji aluminiowych. Produkowane wyroby są dopasowane do indywidualnego zlecenia klienta, które zawsze jest unikalne i niepowtarzalne. Produkcja odbywa się na hali produkcyjnej o powierzchni 2368m2, na której pracuje 17 pracowników fizycznych zajmujących się wykonywaniem poszczególnych etapów procesu wytwarzania. Na rysunku znajduje się powyżej opisana hala produkcyjna. Rys.1. Widok hali produkcyjnej W czasie obserwacji dnia roboczego na hali produkcyjnej oprócz dokonywania pomiarów związany z rozmieszczeniem poszczególnych elementów, które biorą udział w procesie produkcyjnym zostały również obliczone wielkości zapasów materiałów, półfabrykatów oraz wyrobów gotowych. Na podstawie tych danych, które udało się zebrać została stworzona wizualizacja 3d hali, na której przedstawione zostały stanowiska robocze wraz z ich rzeczywistym wyposażeniem. 528 Logistyka 2/2015

2 2.1. Macierz rodzin wyrobów W celu ustalenia wyrobów jakie oferuje przedsiębiorstwo, zamówienia klientów pochodzących ze stycznia, lutego oraz marca roku 2013, zostały przeanalizowane i umieszczone w tabeli. Zgodnie ze zleceniami w tabeli umieszczone zostały wszystkie rodzaje wyrobów jakie zostały zakupione w danym okresie kalendarzowym. Następnie uszeregowano je według procesu technologicznego jaki musi przebyć każdy produkt oferowany przez firmę. Dzięki temu zabiegowi została stworzona macierz rodziny produktów, która zobrazowała rodzaje rodzin produktów, które mają wspólną marszrutę. Rys. 2. Macierz rodziny wyrobów typu Najbardziej liczną rodziną wyrobów okazały się drzwi. Proces wytwórczy jaki musi przebyć wyrób zawiera w sobie sześć procesów technologicznych, których czas różni się między sobą, co jest spowodowane różną budową danego produktu. Logistyka 2/

3 Rys. 3. Macierz rodziny wyrobów typu drzwi Do dalszych obliczeń związanych z przedstawieniem stanu obecnego produkcji należało wykorzystać czasy związane z czynnościami dokonywanymi na każdym stanowisku roboczym, które wykonywane są na danej rodziny wyrobów. Mnogość wyrobów oferowanych przez firmę i różnice między poszczególnymi czasami spowodowały konieczność podjęcia się obliczeń, które za zadanie miały stworzenie średniego czasu dla wszystkich wyrobów. Po przeanalizowaniu czasów, które zostały uzyskane poprzez pomiary bezpośrednio na hali jak i z danych posiadanych przez firmę, okazało się, że znaczące różnice w czasach zaobserwowane zostały jedynie na dwóch stanowiskach, którymi są stanowiska szklenia oraz montażu wyrobu. Obliczenia obejmowały wyznaczenie średniej arytmetycznej czasów na poszczególnym stanowisku, rozstęp jaki występuje pomiędzy czasami koniecznymi do produkcji wyrobów. Kolejno obliczono medianą oraz odchylenie standardowe. Wyniki te są przedstawione w tabelach poniżej, natomiast na wykresie ukazano rozkład czasów związanych z montażem i szkleniem poszczególnych wyrobów. Tabela. 1. Wyniki obliczeń dotyczące procesu montażu. Szklenie Montaż Średnia 17,5 146,2 Rozstęp σ 4, ,1725 Tabela. 2. Uszeregowane czasy montażu. Proces montażu Wyrób: drzwi ADECO HS PPO przesuwne QUATRO SP TL z naświetlenie witryna z drzwiami Czas Proces szklenie Czas Rys. 4. Rozkład czasów montażu. 530 Logistyka 2/2015

4 Tabela. 3. Karta przebiegu procesu wyrobu. 3. WYZNACZENIE WSKAŹNIKÓW STANOWISKOWYCH Pierwszym krokiem w obliczeniu wskaźników OEE jest wyznaczenia wartości strat. Wyznaczenie tych wartości było możliwe dzięki zebraniu informacji bezpośrednio na hali produkcyjnej. Po wprowadzeniu danych z tabeli zawierających dane na temat usterek, nieobecności operatora, dodatkowych czynności oraz oczekiwania na" " zgodnie z wzorem z [3] wyznaczono wartość Logistyka 2/

5 nieplanowanych przestojów. Kolejnym krokiem było wyznaczenie wartości współczynnika dostępności, do jego obliczenia wykorzystano wzór z [3]. Do określenia wartości wykorzystania posłużono się również informacjami zdobytymi na hali produkcyjnej. Wartość tą wyznacza się zgodnie z wzorem z [3]. Ostatnim wskaźnikiem, który należało wyliczyć przed wyznaczeniem OEE był wskaźnik jakości. Do jego obliczenia posłużono się wzorem [3]. Po wykonaniu wszystkich obliczeń obliczono OEE poprzez wykorzystanie wzoru [3]. Wartość wskaźnika, która jest na poziomie zadowalająca wynosi 0,60 natomiast wartość pożądana to 0,80. Najwyższa wartość wskaźnika spośród wszystkich stanowisk wynosi 0,84 natomiast najniższa 0,42. Tabela. 4. Obliczenia wskaźników OEE dla rodziny wyrobów drzwi Kolejnym krokiem w obliczeniach było wyznaczenie wskaźnika przepustowości stanowiska roboczego OPC (ang. overall production capacity). Dzięki temu wskaźnikowi otrzymano informacje na temat ilości przedmiotów, którą można wyprodukowania w danym czasie. Dzięki określeniu jego wartości, jest się w stanie wskazać wąskie gardło procesu. Dzięki wzorowi [1] obliczono wartość współczynnika każdego stanowiska z osobna. Jak wskazują wyniki, stanowisko na którym montowane są rygle, jest wąskim gardłem procesu gdyż przepustowość jaką zapewnia wynosi zaledwie 18 sztuk wyrobu na zmianę. Natomiast najbardziej produktywnym stanowiskiem jest stanowisko pierwsze gdzie dokonywane jest cięcie profili. Następnie przystąpiono do obliczenia cyklu produktu oraz cyklu produktu na ilość maszyn. Wartość cyklu produktu informuje nas o wartość rzeczywistej tempa schodzenia jednego gotowego wyrobu z danego etapu procesu wytwórczego. Natomiast cyklu produktu na ilość maszyn zostaje obliczony jeżeli w momencie gdy jeden proces wytwórczy wykonywany jest na kilku stanowiskach. 532 Logistyka 2/2015

6 Do obliczenia cykli produktu tak samo jak w przypadku wcześniejszych wskaźników posłużono się danymi zdobytymi z dokumentacji technicznej, obserwacji procesu wytwórczego na hali produkcyjnej oraz wartościami otrzymanymi w wcześniejszych obliczeniach. W dalszych obliczeniach cykl produktu jak i cykl produktu na ilość maszyn zostanie wykorzystany do narysowania wykresu, który będzie przedstawiał porównanie jego wartości z taktem klienta. Tabela. 5. Obliczenia wskaźników OPC dla rodziny wyrobów drzwi Tabela. 6. Obliczenia cykli produktu dla rodziny wyrobów drzwi W kolejnym kroku przystąpiono do obliczenia taktu klienta. Za jego pomocą określana jest częstotliwość, z którą należy produkować wyroby na konkretnym etapie procesy wytwarzania. Jeżeli produkcja odbywać się będzie zgodnie z jego wartością możliwe będzie zaspokojenie zapotrzebowania klienta. Dane, które zostały wykorzystane do jego obliczenia pochodzą z wcześniejszych obliczeń oraz z danych historycznych dotyczących zamówień klienta. Na początku obliczono ilość dostępnego czasu. Kolejno wyznaczono wartość zapotrzebowania na dany etap procesu poprzez dodanie zapotrzebowania na produkty i półwyroby. Następnym krokiem było wyznaczenie samego taktu klienta z wzoru [1]. Aby otrzymać wartości dla poszczególnych rodzin wyrobów pomnożono Logistyka 2/

7 otrzymany wynik przez procentowy udział poszczególnej rodziny w całkowitej ilości zamawianych produktów. Rys. 5 Porównania taktu klienta z cyklem produktu rodziny drzwi Kolejnym krokiem w obliczeniach jest wyznaczeni wskaźnika elastyczności etapu procesu wytwórczego EPE. Dzięki wyznaczeniu tego wskaźnika otrzymano informacje o najniższej częstotliwości powtórzenia się rotującej produkcji rodziny wyrobów. Co służy do wyznaczenia minimalnej wielkości partii produkcyjnej. Największa wartość EPE z pośród wszystkich stanowisk opisuje cały proces. Następnie obliczono wskaźnik poziomu zapasu poszczególnych surowców. Wskaźnik ten pozwala na ustalenie wielkości zapasu materiału na poszczególnych etapach procesu wytwórczego, którego wielkość informuje o czasie zamrożenia gotówki. Do tego celu wykorzystano dane zebrane na hali, które dotyczyły stanów zapasów poszczególnych materiałów. Ostatni etap obliczeń za zadanie miał określenie wartości czasów górnej linii DOH, które informują o czasie jaki przedmiot pracy przebywa w magazynie oraz magazynie międzyoperacyjnym. Dzięki tym wartością możliwe było przystąpienie do narysowania map stanu obecnego, która była podstawą do stworzenia mapy stanu przyszłego. Na kolejnych stronach znajdują się mapy stanu obecnego dla każdej rodziny z osobna. Rys.6. Mapa stanu obecnego dla produktu rodziny drzwi 534 Logistyka 2/2015

8 Po przeprowadzaniu obliczeń przystąpiono do stworzenia map stanu obecnego dla wyrobu. Mapa ta zawiera wszystkie wskaźniki otrzymane z obliczeń, a także informacje, które zostały zebrane na hali produkcyjne. Wyroby pochodzące rodziny drzwi są najczęściej zamawiane przez klientów. Ich ilość wynosi średnio 137 sztuk na tydzień. Produkt dostarczany jest do klienta dwa razy w tygodniu. Czas potrzebny na przejście produktu przez proces wytwórczy wynosi 10 dni. Natomiast wytwarzania to 116 minut. Tak długi czas przejścia spowodowany jest tym, że zbyt duże zapasy są utrzymywane na hali produkcyjne. Wąskim gardłem procesu jest stanowisko montażu rygli. Jego produktywność wynosi 18 sztuk na zmianę. Najmniejsza wartość wskaźnika OEE otrzymana została na stanowisku roboczym montażu. Materiał przyjmowany jest dwa razy w tygodniu od czterech różnych magazynów. 4. ZRÓDŁA MAROTRAWSTWA W czasie pobytu na hali produkcyjnej zauważono, że znajduje się na niej znaczna ilość nieużywanych maszyn, które zajmują wolą przestrzeń. Przestrzeń tą można by zagospodarować w inny sposób. Do tych maszyn należą: piła dwugłowicowe, kopiarko frezarka, piła taśmowa oraz zagniatarka. Kolejnym zaobserwowanym źródłem marnotrawstwa było nieprawidłowe rozmieszczenie stanowisk roboczych. Powodowało to konieczność przemieszczania się pracowników na duże odległości w czasie wykonywania swoich czynności. Oprócz niewłaściwego rozmieszczenia maszyn, które są wykorzystywane w procesie wytwórczym należało również zreorganizować ustawienie samych stołów roboczych, których lokalizacja również bezpośrednio wpływa na powstawanie marnotrawstwa. Większość procesów technologicznym stanowią procesy montażu, które ze względu na swój charakter wymagają połączenia ze sobą dwóch elementów w sposób rozłączny lub nierozłączny. Każdorazowo gdy pracownik rozpoczyna montaż danego elementu musi w trakcie procesu lub na jego początku skompletować części, które są mu niezbędne do poprawnego wykonania elementu zgodnie z dokumentacją techniczną. Części te są ulokowane w znacznej odległości od stanowiska pracy. Powoduje to powstawania kolejnego źródła marnotrawstwa. Na większości stanowisk roboczych zaobserwowano nadmiar narzędzi oraz brak wyznaczonych miejsc na przechowywanie wszystkich przedmiotów. Kolejnym wynikiem obserwacji był brak porządku pomimo wyznaczonego czasu na sprzątanie, który wynosi 15 minut. W skutek tych zaniedbań powstają sytuacje gdy pracownik nie może odnaleźć narzędzia pracy. Powoduje to konieczność wykonywania przez pracowników dodatkowych czynności, które bezpośrednio wpływają na zwiększenie wartości nieplanowanych przestojów. Kolejnym źródłem marnotrawstwa jest nieprawidłowa gospodarka materiałowa. Po otrzymaniu wyników dotyczących wielkości zapasów na poszczególnych etapach procesy oraz obliczeniu górnej linii czasów, zaobserwowano iż materiał, który znajduje się na poszczególnych etapach procesy zalega tam przez długi okres czasu. Tego typu praktyka powoduje zamrożenie środków finansowych, które mogłyby zostać wykorzystane w inny sposób. Kolejnym negatywnym skutkiem tej praktyki jest fakt, że materiał musi być słodowany na regałach, których ilość jest znacząco większa niż w rzeczywistości byłoby to konieczne. Oprócz zalegającego materiału na regałach, który już sam w sobie powoduje powstanie marnotrawstwa zaobserwowano, że części, które są dostarczane na hale produkcyjną dla poszczególnych etapów montażowych znajdują się w dwóch paletach. Każdorazowo gdy pracownik chce przystąpić do montażu tych części musi je odnaleźć w pojemnikach. Średni czas jaki musi poświęcić na skompletowanie części wynosi 10 minut, w skutek czego podczas montażu pięciu elementów traci aż 50 minut co jest powodem znaczącego powiększenia się czasu nieplanowanych przestojów. Ostatnią zaobserwowaną nieprawidłowością, która dotyczy gospodarki materiałowej jest sposób magazynowania wyrobów gotowych, półfabrykatów oraz materiałów. Wszystkie te elementy po procesie montażu oczekują w jednym otwartym magazynie, który nie jest zorganizowany w żaden usystematyzowany sposób, co powoduje konieczność utraty czasu na odszukanie potrzebnych elementów. Logistyka 2/

9 5. PROPONOWANE ZMIANY Modyfikacje w aktualnie panującej polityce związanej z gospodarką materiałową będą miały za zadanie zmieszenie wielkości zapasów, które stanowią surowce oraz elementy na poszczególnych etapach procesu wytwarzania. Druga zmiana, która zostanie wprowadzona będzie dotyczyć sposobów dostarczania części przez pracowników magazynu na hale produkcyjną. W celu usprawnienia kompletacji, części zostaną dostarczane na hale w kilku podpisanych pojemnikach, które zawierać będą wyłącznie elementy przeznaczone do określonego zamówienia. W pojemnikach znajdować się będzie jeden typ części co przyspieszy odnajdywanie ich przez pracownika. Dzięki temu zabiegowi znacząco zmniejszy się czas potrzebny na kompletacje części. W celu zmniejszenia wielkość zapasów surowców zalegających na regałach, które dostarczane są dwa razy w tygodni, zostanie zmieszona ich ilość. Wielkość, do której zostanie ograniczona ilość materiałów, będzie wystarczająca do ciągłej pracy przez okres oczekiwania na kolejną dostawę. Po ponownie przeprowadzonych obliczeniach otrzymano nowe wartości dla górnej linii czasów. Aktualnie otrzymany poziom umożliwi produkcję bez zakłóceń, która nie powoduje powstawania zbędnego zapasu materiałów. W celu pozbycia się źródeł złych nawyków zdecydowano się na wprowadzenie zasady 5S. Trudna do spełnienia była zasada mówiąca o standaryzacji czynności. Jest to spowodowane asortymentem dostosowanym każdorazowo do klienta. Dlatego więc zostanie wprowadzona zasad 4S, która zawiera wszystkie etapy 5S lecz bez standaryzacji. Zaobserwowane nieprawidłowości, które dotyczyły rozmieszczenia stanowisk roboczych i maszyn wpłynęły na podjęcie decyzji o konieczności ich przemieszczenia. Zmiany ich lokalizacji zostały zaplanowane w ten sposób aby zmniejszyć długości drogi, która musi być przebyta przez pracownika chcącego dokonać obróbki na danej maszynie. Kolejną zmianą było pozbycie się nie potrzebnych maszyn, które jedynie zajmowały powierzchnie, którą mogła być wykorzystać w inny sposób Wskaźniki stanowiskowe po wprowadzeniu zmian Po przeprowadzaniu ponownych obliczeń przystąpiono do stworzenia map stanu przyszłego. Po przeprowadzaniu modyfikacji, czas potrzebny na przejście produktu przez proces wytwórczy wynosi teraz 7,61 dni. Natomiast sam czas wytwarzania nie uległ zmianie. Zmiany czasu przejścia związane są z tym, że zapas jaki utrzymywany jest na hali produkcyjne został zmniejszony. Wąskim gardłem procesu w dalszym ciągu jest stanowisko, na którym dokonywany jest montaż zamków. Jego produktywność wynosi teraz 15 sztuk na zmianę, lecz osiągnięto ten wynik przy o połowie zmieszonym czasie eksploatacji. Wartości wskaźników OEE jakie otrzymane zostały po reorganizacji znajdują się powyżej 0,80. Zmniejszona został również ilość stanowisk montażowych z liczby czternastu do trzynastu. Tabela. 7. Obliczenia na nowo wskaźników OEE dla rodziny wyrobów drzwi 536 Logistyka 2/2015

10 6. WNIOSKI Rys. 7. Mapa stanu przyszłego dla produktu rodziny drzwi Przedstawione w artykule efekty, które otrzymano wskutek przeprowadzonej zmiany wskazują, że reorganizacja gospodarki magazynowej, wewnętrznego łańcucha dostaw oraz produkcji oparta na koncepcji Lean manufacturing pozwala na sprawne, a także skuteczne odnalezienie oraz eliminacje źródeł marnotrawstwa w procesie produkcyjnym stolarki aluminiowej. Mapa stanu przyszłego, która została stworzona, przedstawia efekty jakie mogą być osiągnięte wskutek wprowadzenia zaproponowanych zmian. Wartości otrzymane w warunkach rzeczywistych mogą różnic się od otrzymanych podczas obliczeń. Jeżeli zmiany zostałyby wprowadzone poprawnie i przyniosłyby zamierzony rezultat można przystąpić do dalszego doskonalenia wewnętrznej logistyki oraz procesu produkcyjnego, który polegałby na lokalizowaniu i eliminowani kolejnych źródeł marnotrawstwa. Logistyka 2/

11 Streszczenie Artykuł przedstawia korzyści jakie można uzyskać poprzez zastosowanie narzędzi odchudzonej produkcji. Narzędzia lean manufacturing mogą być wykorzystywane w reorganizacji: wewnętrznego łańcucha dostaw, procesu produkcyjnego oraz gospodarki magazynowej, a także w pozostałych obszarach przedsiębiorstwa. Umożliwiają one lokalizacje oraz eliminacje źródeł marnotrawstwa w sposób szybki i skuteczny. W artykule wykorzystano mapowanie strumienia wartości dzięki, któremu przeanalizowano przebieg procesów oraz zlokalizowano źródła marnotrawstwa, a także zaproponowano zmiany, które poprawiły procesy logistyki wewnętrznej oraz proces produkcyjny. Słowa kluczowe: logistyka wewnętrzna, lean manufacturing, gospodarka magazynowa, mapowanie strumienia wartości The use of lean manufacturing tools in the reorganization of the production process Abstract The article shows the benefits that can be gained through the use of lean manufacturing tools. Lean manufacturing tools can be used in the reorganization: the internal supply chain, production process and warehouse management, as well as in other areas of the company. They allow locations, and the elimination of waste sources in a timely and efficient manner. The article uses through value stream mapping, which examines the processes and localized source of waste, as well as the proposed changes that improved the processes of internal logistics and production process. Keywords: internal logistics, lean manufacturing, warehousing, value stream mapping LITERATURA [1] Czerska J., Doskonalenie strumienia wartości, Wydawnictwo: Difin 2009r. [2] Harris R., Harris C., Wilson E.: Doskonalenie przepływu materia, Wrocław : Wrocławskie Centrum Transferu Technologii, 2003r. [3] Łazickiet A., Systemy zarządzania przedsiębiorstwem: techniki Lean Management i Kaizen, Wydawnictwo Wiedza i Praktyka, 2011r. [4] Bozarth C., Bozarth B.: Wprowadzenia do zarządzania operacjami i łańcuchami dostaw, Wydawnictwo Helion, 2007r [5] Dłubak M., Mapowanie strumienia wartości jako drogowskaz na ścieżce do wyszczuplonego przedsiębiorstwa, Controlling i rachunkowość zarządcza nr. 7/2004r. [6] Jeffrey K. Liker.: Droga Toyoty 14 zasad zarządzania wiodącej firmy produkcyjnej świata, McGraw-Hill 2004r. [7] Harris R., Harris C., Wilson E.: Doskonalenie przepływu materia, Wrocław : Wrocławskie Centrum Transferu Technologii, 2003r. 538 Logistyka 2/2015