ZASTOSOWANIE MAPOWANIA STRUMIENIA WARTOŚCI W DOSKONALENIU PROCESU PRODUKCJI WYROBÓW PRZEZNACZONYCH DO MONTAŻU

Transkrypt

1 4/2013 Technologia i Automatyzacja Montażu ZASTOSOWANIE MAPOWANIA STRUMIENIA WARTOŚCI W DOSKONALENIU PROCESU PRODUKCJI WYROBÓW PRZEZNACZONYCH DO MONTAŻU Katarzyna ANTOSZ, Magdalena JASKUŁA Streszczenie W pracy przedstawiono zastosowanie Mapowania Strumienia Wartości (VSM) przy produkcji wyrobów montażowych. Praca przedstawia wpływ, jaki ma identyfikacja i eliminacja wszystkich rodzajów marnotrawstwa w procesach produkcyjnych. W pracy zidentyfikowano i scharakteryzowano wybrany proces, opracowano mapę stanu obecnego, dokonano jej analizy, zaproponowano możliwe zmiany oraz przedstawiono mapę stanu przyszłego. Zastosowanie VSM pozwoliło zwiększyć wydajność, produktywność i efektywność analizowanego procesu. Otrzymane wyniki i spostrzeżenia potwierdzają, że koncepcja Lean Manufacturing jest najlepszym sposobem na doskonalenie procesów. Słowa kluczowe identyfikacja marnotrawstwa, narzędzia Lean Manufacturing, Mapowanie Strumienia Wartości VSM, wyroby montażowe Wprowadzenie Charakterystyka procesu Jedną z rewolucyjnych filozofii powstałych z potrzeby wprowadzenia zmian w przedsiębiorstwach jest Lean Manufacturing. Koncepcja ta opiera się na właściwej identyfikacji wszystkich rodzajów marnotrawstwa po to, aby później, wykorzystując różne metody i narzędzia, móc je wyeliminować w jak największym stopniu [1, 2]. Ogół tego typu działań nazwany został odchudzaniem produkcji czyli minimalizowaniem strat i kosztów w procesie produkcyjnym przy jednoczesnym wzroście wartości wytwarzanych wyrobów. Szereg strat związanych m.in. z występowaniem braków, złą organizacją produkcji, zbędnym transportem towarów lub nadmiernym przetwarzaniem jest znacznym obciążeniem dla każdego przedsiębiorstwa [3, 4]. W niniejszej pracy przedstawiono proces wdrażania jednego z narzędzi filozofii Lean Mapowanie Strumienia Wartości w przedsiębiorstwie produkcyjnym przy produkcji wyrobów montażowych. Metodyka pracy Praca zrealizowana została w następujących etapach: 1. Zapoznanie się z informacjami dotyczącymi firmy, produkcji, klientów i dostawców. 2. Zebranie informacji o procesie i przebiegu strumienia wartości. 3. Opracowanie i analiza mapy stanu obecnego oraz przedstawienie proponowanych zmian i usprawnień. 4. Opracowanie mapy stanu przyszłego na podstawie otrzymanych danych, informacji i spostrzeżeń. W przedsiębiorstwie, w którym realizowano działania, produkowane są różne wyroby drewniane (deski parkietowe) z kilku rodzajów drewna i w kilku wymiarach. Ze względu na efekt końcowy uzyskiwany po finalnym montażu tych wyrobów stawiane są im bardzo wysokie wymagania jakościowe. Do podstawowych wymagań jakościowych należą: wilgotność, wymiary dokładność wykonania oraz odpowiednia jakość wykonanych krawędzi i powierzchni. Wszystkie te parametry kształtowane są na poszczególnych etapach procesu produkcyjnego. Proces ten realizowany jest w etapach przedstawionych w tabeli 1. Każdy wymieniony etap procesu produkcyjnego realizowany jest w ściśle określonych warunkach. Procentowy udział braków w całości produkcji to 5%. Podstawową jednostką, w jakiej mierzy się przepływ, jest 1 m 2, a pojemnikiem zbiorczym jest paleta o pojemności 30 m 2. Dostawcami materiału do firmy jest grupa przedsiębiorstw, z których największym jest zakład produkcji drzewnej dostarczający ok. 500 m 2 drzewa w postaci tarcicy nieobrzynanej. Jego dostawa jest raz w miesiącu, ale brak jej regularności. Zamówienia przesyłane są droga elektroniczną, a na jego realizację czeka się do 2 tygodni. Prognozy zamówień nie są przesyłane. Dodatkowymi dostawcami drewna są inne mniejsze zakłady. W sumie dostarczają one około 450 m 2 miesięczne tarcicy w nieregularnych dostawach, zależnie od zapotrzebowania firmy. Zamówienia przesyłane są elektronicznie, a na ich realizację czeka się około 1 tygodnia. Miesięcznie przyjmuje się zamówienia od 35 do 60 klientów na różne ilości parkietu. Ich liczba zwiększa się w sezonie letnim. Zamówienia są wówczas składane bezpośrednio w biurze bądź drogą telefoniczną. Na realizację odbiorcy czekają do 2 tygodni. 54

2 Technologia i Automatyzacja Montażu 4/2013 Tabela 1. Etapy procesu produkcji Tabel 1. The stages of production proces Etap Nazwa etapu Wynik procesu Charakterystyka 1. Sezonowanie drewna Materiał o odpowiedniej wilgotności trwa 12 miesięcy, czas układania nowego sztapla to 150 min, zapasy w postaci przywiezionego drewna, czekającego na ułożenie, wynoszą 11 m 2, wymaga pracy 2 pracowników. 2. Cięcie Materiał jest cięty na takie wymiary, aby możliwa była jego dalsza obróbka i składowanie 3. Suszenie Drewno o wilgotności 8% (wilgotność wejściowa 20%) trwa 9,5 min, czas potrzebny na przezbrojenie maszyny to 15 min, zapasy na wejściu wynoszą 61 m 2, wymaga pracy 2 pracowników. trwa 21 dni, rozładunek i załadunek całej suszarni trwa 8,5 godziny, zapasy w postaci pociętego materiału to 26 m 2, przeładunek wymaga pracy 2 pracowników. 4. Odprężanie Drewno bez naprężeń trwa 7 dni, zapasy na wejściu wynoszą 18 m 2, wymaga pracy 1 pracownika. 5. Wstępne struganie Deszczułka o grubości ok. 24 mm trwa 95 s, czas przezbrojenia maszyny to 32 min, zapasy, jakie czekają na obróbkę wstępna na hali produkcyjnej, to 93 m 3, wymaga pracy 3 pracowników. 6. Sortowanie Deszczułka bez widocznych defektów trwa 70 s, zapasy oczekujące na sortowanie to 21 m 2, wymaga pracy 2 pracowników. 7. Obróbka wykańczająca 8. Foliowanie ręczne Deszczułka o odpowiednim profilu i grubości: 19 mm lub 22 mm Zafoliowane kryzy trwa 115 s, czas przezbrojenia maszyny wynosi 28 min, zapasy przed obróbką to 942 m 2, wymaga pracy 5 pracowników. trwa 30 s, nie wymaga przezbrajania, zapasy na wejściu do procesów wynoszą 39 m 2, jest obsługiwany przez 1 operatora. 9. Wysyłka Wyrób gotowy do wysyłki do klienta Wyprodukowany i popakowany parkiet trafia do magazynu, gdzie oczekuje na zamówienie ze strony klienta lub zostaje dostarczony klientowi. ilość zapasów zmagazynowanych przed procesem to 1475 m 2. 55

3 4/2013 Technologia i Automatyzacja Montażu Opracowanie i analiza mapy stanu obecnego Proces produkcyjny obejmuje 9 etapów i operacji, które dodają wartości produkowanym wyrobom. Na podstawie wcześniej zabranych danych i informacji opracowano mapę stanu obecnego, którą przedstawiono na rys. 1. Mapa stanu obecnego jest źródłem, dzięki któremu można uzyskać niezbędne dane o strumieniu wartości, a także spojrzeć na procesy pod kątem możliwości ich doskonalenia. Na podstawie otrzymanych informacji przeprowadzono analizę, której wynikiem było zidentyfikowanie następujących problemów dotyczących procesu produkcyjnego: 1. Występowanie długiego czasu przejścia wyrobu wzdłuż strumienia wartości Długi czas przejścia wyrobu związany jest przede wszystkim z działaniami wykonywanymi w górnym biegu strumienia wartości. Dostarczane dotychczas drewno w postaci tarcicy nieobrzynanej zajmowało bardzo dużo miejsca i znacznie wydłużało proces produkcyjny. Dodatkowo, sezonowanie drewna w postaci desek wymagało późniejszego ich cięcia na mniejsze deszczułki, co wiązało się ze stratami czasu i dużymi odpadami. Usprawnieniem, jakie może być zastosowane w tym przypadku, jest zmiana postaci i asortymentu zamawianego materiału do produkcji. Działanie to pozwoli wyeliminować pierwsze dwie operacje poprzez zakup materiału w postaci sezonowanych i pociętych klepek, które złożone są na paletach. Taki zabieg pozwala na skrócenie czasu dodawania wartości o ponad 92% oraz zyskanie dużej powierzchni, na której wcześniej składano materiał. 2. Długi czas oczekiwania materiału lub wyrobów między stanowiskami Ze względu na długie oczekiwanie i zapasy między stanowiskami, całkowity czas przejścia w dolnej części strumienia wartości wynosi ponad 13 dni, przy czym czas wykonywania operacji w tej części to tylko 310 s. Dodatkowo, z zagadnieniem tym wiąże się bezpośrednio czas taktu, obliczony wg wzorów 1, 2. Dostępny czas pracy na jedną zmianę to 7,5 h = s. Miesięczne zapotrzebowanie na wyroby to 1720 m 2. Liczba przepracowanych dni w miesiącu to 20. Otrzymane dane i wyniki obrazują sytuację, w której łączny czas wstępnego strugania, sortowania, obróbki wykończającej i foliowania jest krótszy niż czas taktu. Wizualizacja tej zależności przedstawiona jest na rys. 2. Rys. 2. Czas operacji i procesów Fig. 2. The operation and production processes time (1) (2) Rys. 1. Mapa stanu obecnego procesu produkcji Fig. 1. The current state map of production process 56

4 Technologia i Automatyzacja Montażu 4/2013 Rozwiązaniem tej sytuacji może być zastosowanie elementów przepływu ciągłego. Działanie to jest możliwe w produkcji parkietu, ponieważ wytwarzane deszczułki, składające się na każdy metr kwadratowy, mogą przepływać w dolnym biegu strumienia pojedynczo. Przepływ ciągły usprawnia produkcję, zwiększa jej wydajność i eliminuje marnotrawstwo, jakim jest oczekiwanie, zbędny transport lub zapasy międzyoperacyjne. Najlepszym zastosowaniem przepływu ciągłego w tym przypadku jest łączenie kilku operacji w jedną. Tego typu rozwiązanie może znaleźć zastosowanie w niemalże całym strumieniu wartości. Proces suszenia może być połączony z odprężaniem materiału, gdyż obie te operacje są niezbędne i następują od razu po sobie. Kolejnym, o wiele bardziej wydajnym połączeniem, jest proces wstępnego strugania i sortowania, gdyż w tym przypadku do obsługi nie są potrzebne cztery osoby, tylko dwie. Jest to możliwe po zakupie specjalnego podajnika, który wprowadza deszczułki do maszyny. Podobne połączenie dwóch procesów może nastąpić w przypadku obróbki wykańczającej połączonej z foliowaniem. Zaraz po opuszczeniu maszyny deszczułki mogą być pakowane w kryzy i foliowane. Również w tym przypadku całkowity czas dodawania wartości na tych stanowiskach skrócił się o 15 s i wynosi tylko 130 s. Liczba pracowników obsługujących to stanowisko zredukowała się o 1 osobę. Co więcej, poprzez zakup dodatkowych kompletów noży i frezów można skrócić czas przygotowania obu strugarek do procesu produkcji. Usprawnienie to skróci czas ostrzenia tych narzędzi i ich późniejszej wymiany z 32 do 10 min. 3. Występowanie dużej ilości zapasów W procesie można zauważyć występowanie dużej ilości zapasów, zarówno w hali, jak i w magazynie. W omawianym procesie produkcyjnym całkowita ilość zapasów wynosi 2936 m 2 (nie wliczając w to sezonowanego drewna). Wartość ta niemal dwukrotnie przewyższa miesięczne zapotrzebowanie na wyroby. W celu zmniejszenia ich liczebności, oprócz wprowadzenia wyżej omówionego łączenia stanowisk, należy zastosować elementy systemu ssącego, takie jak supermarket i kolejka FIFO. Dzięki nim zlikwiduje się duże ilości zapasów międzyoperacyjnych, a także zwiększy wrażliwość procesu produkcyjnego na zmienne zamówienia różnych rodzajów parkietu. Kolejka FIFO powinna być zastosowana po pierwszym procesie, jakim jest suszenie i odprężanie. W tym przypadku ważne jest zachowanie kolejności przepływu określonych partii materiału, gdyż wiąże się to z utrzymaniem odpowiednich właściwości materiału, a później wyrobów gotowych. Supermarket nr 1 należy wprowadzić przed procesem produkcyjnym. Powinien się w nim znajdować zapas materiału do produkcji na ok. 3 dni. Po otrzymaniu sygnału z supermarketu nr 2 powinno nastąpić pobranie odpowiedniej ilości surowca, którą najczęściej jest paleta o pojemności 30 m 2 i włożenie jej do suszarni. Wspomniany supermarket nr 2 należy usytuować po zakończeniu obróbki wstępnej i sortowania. Powinien być on podzielony na trzy klasy jakości obrobionych deszczułek i rodzaje drzewa. W momencie pobrania z niego palety deszczułek przez następny proces, od razu należy wysyłać zawiadomienie o umieszczeniu takiej samej partii materiału w suszarni. W supermarkecie tym maksymalna liczba zapasów to 780 m 2, co w przeliczeniu wynosi 9 dni produkcyjnych, oraz minimalna wynosząca 260 m 2. Szczególną uwagę należy zwrócić na ilość dębu i jesionu w supermarkecie, gdyż z tego rodzaju drewna produkuje się najwięcej parkietu. Ostatni, supermarket nr 3 powinien znajdować się w dolnym biegu strumienia przed wysyłką. Jest on magazynem, w którym tylko częściowo utrzymuje się zapasy. Ich liczba powinna być trochę większa od średniej dziennej wielkości zamówienia, gdyż może wystąpić potrzeba obsłużenia klienta indywidualnego. Czas, na jaki powinny wystarczyć zapasy, to 2 dni. W przypadku większego zamówienia obróbka wykańczająca i foliowanie 1 m 2 trwa tylko 130 s, więc możliwe jest stosunkowo szybkie uzupełnienie zapasów. Właściwe funkcjonowanie supermarketu wiąże się z zastosowaniem kart Kanban. Są one pewnym rodzajem komunikacji pomiędzy stanowiskami. Stymulują do podjęcia działań wtedy, gdy jest na nie zapotrzebowanie. 4. Składowanie dużej liczby wyrobów gotowych W omawianym procesie produkcyjnym zapasy bezpośrednio łączą się z występowaniem nadprodukcji i składowaniem wyrobów gotowych w magazynie. Wszystkie te przejawy marnotrawstwa są znacznym obciążeniem dla firmy, ponieważ wpływają na całkowity czas przejścia wyrobu i mogą być przyczyną powstawania innych strat. Dlatego po wprowadzeniu elementów systemu ssącego należy wybrać punkt, który będzie sterował całym procesem produkcyjnym. W omawianym przypadku stymulator będzie znajdował się na końcu strumienia, ponieważ pozwoli to na wyciąganie wartości pomiędzy procesami. Do tej pory, produkcja wyrobów odbywała się w większości na magazyn, jednakże nie była ona właściwie sterowana, ponieważ harmonogramowano każde stanowisko osobno. Produkowano za dużo, a co za tym idzie pojawiła się nadprodukcja, zbędne magazynowanie międzyoperacyjne i poprodukcyjne oraz wzrost prawdopodobieństwa wystąpienia braków. Produkcja pod zamówienie też nie jest wyjściem w tym przypadku, gdyż do firmy zgłaszają się klienci indywidualni, którzy kupują różne ilości parkietu w miesiącu. Dla firmy najlepszym rozwiązaniem jest połączenie obu typów produkcji. Mając dane statystyczne z wcześniejszych lat, możliwe jest oszacowanie średniego zapotrzebowania w danym miesiącu. Dzięki temu można utrzymywać zapasy wyrobów gotowych w magazynie, ale tylko w niedużych ilościach, jednak ciągle należy monitorować ich wielkość. Takie postępowanie sprzyja planowaniu produkcji pod zamówienie, zgodnie z zasadą Just-in-time, gdyż czas potrzebny na obróbkę wykańczającą jest stosunkowo niewielki. To właśnie dopiero na 57

5 4/2013 Technologia i Automatyzacja Montażu ostatnim stanowisku stosuje się poziomowanie produkcji, które w tym przypadku decyduje o różnorodności wykonywanego parkietu. Dzięki odpowiedniemu harmonogramowaniu tylko jednego punktu w przyszłości nie wystąpi nadprodukcja, a wszystkie wyroby będą na bieżąco dostarczane klientom. Harmonogramowanie powinno odbywać się na podstawie stanu zapasów w supermarkecie nr 3 oraz zamówień ze strony odbiorców. 5. Brak regularności dostaw materiałów i wyrobów gotowych Ujednolicenie i zastosowanie bardziej uporządkowanych dostaw zarówno materiałów, jak i gotowych wyrobów do klientów, poprawia funkcjonowanie przedsiębiorstwa i ułatwia harmonogramowanie produkcji. W grupie odbiorców, jakimi są sklepy i inne przedsiębiorstwa, firma powinna prosić o przesłanie drogą elektroniczną zamówień i ich okresowych prognoz z możliwym wyprzedzeniem. W taki sam sposób powinno się kontaktować z dostawcami po to, aby zapewnić ciągłe zaopatrzenie w materiał. Dostawy mogą być przeprowadzane okresowo raz w tygodniu, gdyż co 7 dni dokonuje się całkowitego przeładowania jednej z trzech suszarni. 6. Zbędny ruch lub transportowanie materiałów i wyrobów Problem ten został zauważony podczas gromadzenia informacji o przebiegu procesu produkcji parkietu. W celu właściwej oceny i wizualizacji skali występowania tego typu marnotrawstwa zastosowano Diagram Spaghetti. Pozwala on nie tylko dostrzec całość strumienia wartości, ale i sposób, w jaki on przepływa. Wizualizuje sposób przemieszczania materiału przez kolejne procesy i operacje, które przekształcają go w wyrób gotowy. Wykorzystując plan całego przedsiębiorstwa oraz zdobyte wcześniej informacje, przeanalizowano cały strumień wartości, zaznaczając ten przepływ. Otrzymane wyniki zobrazowane są na rys. 3. Ciągłą linią została oznaczona droga, jaką przebywa materiał, stając się wyrobem gotowym. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów, sumując poszczególne odcinki drogi łączącej wszystkie operacje, ich długość wyniosła 376 m. Wartość ta jest stosunkowo duża, gdyż proces nie jest przeprowadzany w sposób ciągły. Podczas produkcji parkietu materiał lub deszczułki odkładane są kilkakrotnie na powierzchnie magazynowe. Taki stan wiąże się bezpośrednio z wydłużeniem całości strumienia nie tylko pod względem czasowym, ale i metrażowym. Wykorzystując wcześniej opisane usprawnienia, można znacznie skrócić długość drogi, jaką pokonuje wyrób. Zmiana asortymentu zakupowanego drewna oraz właściwe umieszczenie supermarketu nr 1 w pobliżu suszarni jest dobrym rozwiązaniem, ponieważ skraca strumień wartości. Kolejnym usprawnieniem może być reorganizacja wyposażenia hali przedstawiona na rys. 3. Dzięki temu zabiegowi można skrócić odległości między kolejnymi operacjami w hali produkcyjnej o 36%, co w przeliczeniu na metry wynosi ok. 76 m. W sumie, po zastosowaniu proponowanych usprawnień, długość drogi strumienia wartości można skrócić o ok. 99,5 m, czyli całkowita droga, jaką może pokonać wyrób, wynosi 276,5 m. 7. Trudności z szybką i właściwą identyfikacją wyrobów Przez zastosowanie proponowanych wcześniej usprawnień, jakimi są supermarkety, można pozbyć się prawie całości zbędnych zapasów. Pozostanie jednak problem związany z właściwą identyfikacją kryz parkietu. W tym przypadku rozwiązaniem może być zastosowanie propozycji doskonalenia Kaizen stworzenie etykiet, dzięki którym możliwa będzie szybka identyfikacja rodzaju, klasy i wymiaru parkietu oraz weryfikacja stanu zapasów. a) b) Rys. 3. Diagram Spaghetti dla procesu produkcji przed a) i po reorganizacji b) Fig. 3. Spaghetti diagram of the production process state before a) and after reorganization b) 58

6 Technologia i Automatyzacja Montażu 4/2013 Rys. 4. Mapa stanu przyszłego procesu produkcyjnego Fig. 4. The future state map of production process Opracowanie mapy stanu przyszłego Zebrane podczas analizy dane, informacje, spostrzeżenia i propozycje doskonalenia zostały uwzględnione w przygotowaniu mapy stanu przyszłego, która została przedstawiona na rys. 4. Podsumowanie i wnioski Zaproponowane rozwiązania i działania skróciły czas przejścia wyrobu o niemal 90%, zapasy o ponad połowę oraz drogę, jaką przemierza produkt między procesami o 26%. Dodatkowo, zmiana postaci kupowanego materiału pozwala zredukować powierzchnię magazynową aż o 57%. Przez właściwą reorganizację hali produkcyjnej, jak i jej otoczenia, zyskuje się możliwość zwiększenia zdolności procesu produkcyjnego do samosterowania, lepszej organizacji i przede wszystkim znaczącego wzrostu wydajności. Dotychczas, maksymalna ilość wyprodukowanego parkietu na jedną zmianę wynosiła ok. 100 m 2, po wprowadzeniu zaproponowanych zmian wartość ta wzrasta dwukrotnie. LITERATURA 1. Rother M., Shock J.: Naucz się widzieć. Eliminacja marnotrawstwa poprzez Mapowanie Strumienia Wartości. Lean Enterprise Institute Polska, Wrocław Sęp J., Perłowski R., Pacana A.: Techniki wspomagania zarządzania jakością. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów Womack J. P., Jones D. T., Roos D.: Maszyna, która zmieniła świat. ProdPess.com, Wrocław Womack J. P., Jones D. T.: Odchudzanie firm eliminacja marnotrawstwa kluczem do sukcesu. Centrum Informacji Menedżera, Warszawa Dr inż. Katarzyna Antosz Katedra Technologii Maszyn i Inżynierii Produkcji, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska, Al. Powstańców Warszawy 8, Rzeszów, kantosz@prz.edu.pl, tel Mgr inż. Magdalena Jaskuła m.jaskula45@ gmail.com. APPLICATION OF VALUE STREAM MAPPING FOR THE PRODUCTION PROCESS IMPROVEMENT OF THE ASSEMBLY PRODUCTS Abstract The article presents the usage of Value Stream Mapping (VSM) for the production of assembly product. The work presents identification and elimination influence on all kinds of waste in the production processes. Furthermore, it identifies the characterized process and analyzes the current state map. This work proposes process improvement probabilities, and elaborates the future state map. The usage of VSM can improve productiveness and efficiency of the analyzed process. Obtained results and observations confirm that the concept of Lean Manufacturing improves processes mentioned above. Keywords identification of waste, Lean Manufacturing tools, Value Stream Mapping VSM, assembly products 59