Technologia i Automatyzacja Montażu 1/2013 IDENTYFIKACJA PROCESÓW PROJEKTOWANIA KONSTRUKCYJNEGO W OPARCIU O ZASADY ODCHUDZONEJ PRODUKCJI Grzegorz CIASNOCHA, Jerzy ŁUNARSKI Streszczenie Publikacja przybliża zagadnienia wykorzystania technik odchudzonego zarządzania (Lean Management) w odniesieniu do procesów konstrukcyjnych w projektowaniu. W szczególności opisuje metodologię opisu, badania dojrzałości oraz hierarchizacji procesów konstruowania przy wykorzystaniu narzędzi odchudzonego zarządzania (Lean Engineering). S ł owa kluczowe odchudzone zarządzanie, konstruowanie, zarządzanie procesami 1. Wstęp Techniki odchudzonego zarządzania znane pod nazwą Lean Management są powszednie uznawane za najskuteczniejszy sposób na podniesienie produktywności, zmniejszenie marnotrawstwa i skrócenie czasu trwania procesów występujących w przedsiębiorstwie. Początkowo techniki te miały zastosowanie głównie do procesów produkcyjnych (Lean Manufacturing) i opisują systemy produkcyjne o znacznym stopniu odchudzenia w porównaniu z tradycyjnymi systemami opartymi na zasadach produkcji masowej. Kluczowym elementem szczupłego zarządzania jest eliminacja czynności, wchodzących w skład procesów realizowanych w przedsiębiorstwie, które nie dodają wartości produktowi finalnemu. Jest to najczęściej nadprodukcja (generowanie zbyt wielu dublujących się informacji dla procesów konstrukcyjnych), usterki wymagające naprawy (błędy konstrukcyjne, technologiczne), za duże zapasy (przechowywanie zbyt dużej ilości danych), oczekiwanie na decyzje, zła organizacja przepływu informacji i inne. Sposobem, który pomaga eliminować te niedoskonałości, są właśnie odchudzone techniki zarządzania. Pozwalają one robić coraz więcej, wykorzystując coraz mniej mniej ludzkiego wysiłku, mniej urządzeń, mniej czasu i mniej miejsca i jednocześnie zbliżać się do osiągnięcia celu, jakim jest dostarczanie klientom dokładnie tego, czego chcą [1]. Nadmienić należy, że techniki te mogą być użyte także do poprawy procesów konstrukcyjnych (Lean Engineering) [2], choć zagadnienie to nie jest opisane tak dokładnie jak wykorzystanie tej techniki do zarządzania procesami produkcyjnymi. Jak wiadomo, wszelkie działania związane z produkcją i stosowaniem wyrobów, technologii, systemów produkcyjnych, przedsięwzięć modernizacyjnych itp. wymagają wcześniejszego zaprojektowania, którego istotnym elementem są procesy uszczegółowionego projektowania nazywane procesami konstruowania. Od staranności i poprawności przygotowania poszczególnych projektów uzależnione są wyniki i efekty późniejszych działań praktycznych. Z tych względów wszelkie systemy zarządzania poświęcają szczególnie dużo uwagi procesom projektowym i działaniom mającym za zadanie optymalizację rozwiązań projektowych i eliminowanie ewentualnych błędów lub niedopracowań projektu. W tym celu można stosować różne podejścia, na przykład: a) zalecane normą ISO 9001 dokładne zidentyfikowanie procesów i podprocesów projektowania i ustanowienie w nich skutecznych elementów nadzoru i zarządzania, b) zalecane normą ISO 9001 i innymi dotyczącymi zarządzania projektami dzielenie procesu projektowania na etapy, dokonywanie po nich przeglądów i ulepszeń każdego etapu [3], c) w celu wykrycia ewentualnych niedopracowań projektu przeprowadzanie na każdym gotowym projekcie analizy FMEA (analiza przyczyn i skutków błędów), która umożliwiaja dopracowanie jakościowe projektu [4], d) dokonywanie ostatecznych korekt poszczególnych procesów projektowania na podstawie obserwacji funkcjonowania obiektów wykonanych zgodnie z projektem, tzw. walidacja projektu, e) zastosowanie różnych metod i technik, które mogą sprzyjać doskonaleniu wyników projektowania. Należą do nich m.in. następujące: wszelkie działania umożliwiające podwyższenie kompetencji projektantów (szkolenia, staże, uczestnictwo w konferencjach, targach, umożliwienie dostępu do źródłowych baz danych itp.), wspomaganie prac projektowych za pomocą różnych systemów informatycznych (ekspertowe, DFMA, CAD, ProInż itp.) [5], stworzenie warunków wkomponowania w procesy projektowania metod stymulowania kreatywności projektantów celem generowania rozwiązań innowacyjnych (BM, TRIZ, morfologia, synektyka itp.) [6], zastosowanie ukierunkowanego podejścia do pełnej identyfi kacji i kompleksowej oceny wyników po- 25
1/2013 Technologia i Automatyzacja Montażu szczególnych procesów, umożliwiającej wykrywanie ich mankamentów i ciągłe doskonalenie w oparciu o wytyczne Lean Management [7]. 2. Procesy i podprocesy w projektowaniu wyrobów Analizy procesów projektowania wyrobów o różnym przeznaczeniu oraz praktyka konstruowania wskazuje, że w celu ułatwienia zobrazowania przepływów wartości w procesach projektowo-konstrukcyjnych celowe jest dokonanie następującego ich podziału: 1. Procesy przygotowawcze fazy konstrukcyjnej: Proces analizy danych klienta jest to proces, w trakcie trwania którego dane przedstawione w zapytaniu ofertowym klienta poddane są analizie pod względem możliwości spełnienia tych wymagań oraz ich kompletności. Proces tworzenia wymagań technicznych oraz koncepcji konstrukcji proces, w trakcie którego grupa projektowa przygotowuje wytyczne wymagań technicznych oraz opracowuje koncepcję konstrukcji, na podstawie której realizowany jest potem cały proces projektowy. Zakończeniem tego procesu jest przegląd koncepcji wraz z klientem. Proces wstępnej wyceny i analizy ekonomicznej grupa działań mająca na celu analizę koncepcji pod względem kosztów wykonania oraz zarządzania kosztami w czasie całego cyklu życia produktu. 2. Procesy główne konstrukcyjne: Proces konstruowania wstępnego jest to proces polegający na opracowaniu wstępnej definicji projektowanej konstrukcji (I iteracja). Proces konstruowania szczegółowego (wraz z procesami analizy wytrzymałości konstrukcji oraz tworzenia dokumentacji konstrukcyjnej) proces, w trakcie którego konstrukcja jest analizowana z użyciem narzędzi MES oraz zostaje stworzona wstępna definicja konstrukcyjna projektu (II iteracja). Proces standaryzacji oraz optymalizacji technologiczności konstrukcji i kosztów grupa działań mających na celu analizę technologiczności konstrukcji oraz optymalizację kosztów wytworzenia produktu. Proces analizy FMEA proces analizy rodzajów i skutków możliwych błędów polegający na analitycznym ustalaniu związków przyczynowo-skutkowych powstawania potencjalnych wad produktu oraz uwzględnieniu w analizie czynnika krytyczności (ryzyka). Proces konstruowania końcowego (wraz z procesami analizy wytrzymałości konstrukcji oraz tworzenia dokumentacji konstrukcyjnej) jest to proces polegający na opracowaniu końcowej definicji projektowanej konstrukcji (III iteracja) uwzględniający wpływ wszystkich poprzednich kroków procesu. Proces weryfikacji warunków technicznych, odbioru wyników prac konstrukcyjnych oraz skierowania do produkcji działanie kończące proces konstruowania mające na celu sprawdzenie poprawności oraz kompletności danych projektowych przekazywanych do dalszej realizacji. Proces nadzorowania warunków procesu konstruowania który jest procesem dyskretnym w ramach okresowych przeglądów procesu konstruowania wewnątrz grupy projektowej przy udziale inwestora. 3. Procesy poprojektowe Proces opracowywania technologii oraz produkcji prototypu działanie mające na celu przygotowanie uproszczonej technologii produkcji oraz produkcji prototypu (produkcja jednostkowa lub małoseryjna). Proces testów prototypu mający na celu sprawdzenie niezawodności, parametrów pracy oraz osiągów badanej konstrukcji z uwzględnieniem wymagań przepisów branżowych dotyczących prób prototypowych. Proces analizy wyników badań prototypu proces krytycznej analizy wyników badań prototypu pod względem spełnienia wymagań stawianych konstrukcji. Proces doskonalenia konstrukcji w oparciu o badania prototypu (wraz z procesami analizy wytrzymałości konstrukcji oraz tworzenia dokumentacji konstrukcyjnej) jest to proces polegający na opracowaniu końcowej definicji projektowanej konstrukcji (IV iteracja) dla produkcji seryjnej. Proces certyfikacji oraz opracowania warunków technicznych eksploatacji grupa działań mająca na celu uzyskanie wymaganych certyfikatów dla konstrukcji oraz sformalizowanie warunków technicznych eksploatacji. Proces opracowywania technologii oraz przekazania do produkcji seryjnej działanie mające na celu przygotowanie przewodnikowej technologii produkcji oraz rozpoczęcie seryjnej produkcji produktu. 4. Proces zarządzania konfiguracją produktu Proces wsparcia posprzedażowego konstrukcji mający na celu zapewnienie wsparcia technicznego końcowych użytkowników produktu. 5. Proces nadzoru inwestorskiego Proces nadzoru inwestorskiego który jest procesem dyskretnym w ramach okresowych przeglądów realizacji zleconego zadania przy udziale inwestora. Oczywiście zaproponowany podział i przebieg procesu konstrukcyjnego jest umowny i może różnić się w zależności od specyfiki konstrukcji realizowanych w danym biurze projektowym. Stanowi on jednak pewną podstawę, którą można i należy modyfikować, tak aby dostosować ostateczny kształt procesu do zakresu realizowanych prac. 26
Technologia i Automatyzacja Montażu 1/2013 Rys. 1. Procesy przygotowawcze przed konstruowaniem Nie wszystkie elementy zaproponowanego procesu konstrukcyjnego muszą być wykorzystane do opisu analizowanego procesu poszczególnych konstrukcji, a dobór powinien odzwierciedlać stopień skomplikowania zagadnienia. Graficzną wizualizację poszczególnych procesów przedstawiono na rysunkach 1, 2 oraz 3. Dla konkretnych sytuacji poszczególne procesy mogą być uszczegółowione w postaci odpowiednich schematów blokowych (rys. 4) oraz w postaci schematów typu SIPOC (rys. 5). Dalsza identyfikacja procesów winna zmierzać w kierunku wyjaśnienia, czy procesy te są skutecznie zarządzane i czy wdrożone elementy zarządzania umożliwiają pozytywne oddziaływanie na jakość konstruowania. W tym celu konieczne jest opracowanie metody umożliwiającej ogólną ocenę procesu przez zakwalifikowanie go do odpowiedniego poziomu dojrzałości (podobnie jak norma ISO 9004 proponuje poziomy dojrzałości jakościowej organizacji). Poniżej podano propozycję takiego po- Rys. 2. Zasadnicze procesy projektowania konstrukcyjnego Rys. 3. Procesy uzupełniające i nadzoru 27
1/2013 Technologia i Automatyzacja Montażu Rys. 4. Przykład schematu blokowego jednego z procesów konstruowania (część mapy procesu) Rys. 5. Przykład rozwinięcia procesu konstruowania wstępnego w diagram typu SIPOC działu na pięć poziomów dojrzałości, które uwzględniają również sytuacje optymalnego nadzoru i zarządzania (poziom V) oraz sytuację procesu bez elementów nadzoru (poziom zerowy). Poziom 0: Proces bez elementów nadzoru Brak ustanowionego właściciela (menedżera) procesu Brak zdefi niowania klientów i ich preferencji Brak opisu i wizualizacji grafi cznej procesu Brak udokumentowania procesu Brak rejestru niezgodności i zwrotów w procesie. Poziom 1: Proces zidentyfikowany z elementami kontroli Ustanowiony właściciel procesu Zidentyfi kowani klienci i ich preferencje Udokumentowany stan bieżący procesu i jego wizualizacja Zdefi niowane kluczowe wskaźniki procesu Prowadzony rejestr niezgodności i zwrotów 28
Technologia i Automatyzacja Montażu 1/2013 Poziom 2: Proces zidentyfikowany z elementami sterowania Spełnienie wymagań poziomu 1 i dodatkowo: Opracowany projekt ulepszenia procesu Opracowany plan działań w celu ulepszenia procesu Opracowany projekt i metoda zbierania opinii rynku Przygotowana koncepcja wprowadzenia standaryzacji prac Poziom 3: Proces z ustanowionym systemem zarządzania Spełnienie wymagań poziomu 2 i dodatkowo: Zrealizowany projekt ulepszenia procesu Wdrożony system zbierania opinii rynku Wprowadzona standaryzacja prac w procesie Zidentyfikowane elementy krytyczne procesu i opracowane plany ich poprawy Poziom 4: Proces zarządzany z elementami optymalizacji Spełnienie wymagań poziomu 3 i dodatkowo: Wprowadzony zmapowany proces przepływu strumienia wartości Potwierdzona wysoka satysfakcja klientów Sporadycznie spotykane niezgodności i zwroty Poziom 5: Proces zoptymalizowany Spełnienie wymagań poziomu 4 i dodatkowo: Systematycznie uzyskiwana informacja zwrotna o procesie Brak niezgodności i zwrotów w ostatnich 12 miesiącach Potwierdzona bardzo wysoka satysfakcja klientów Podstawowe kryteria, którymi kierowano się przy różnicowaniu procesów na wyżej wymienione 5 poziomów dojrzałości, są następujące: 1. Dokładność zdefiniowania danych podstawowych dotyczących: a) właściciela procesu (stanowisko, uprawnienia względem procesu), b) elementów składowych procesu i ich wzajemnych oddziaływań oraz możliwych oddziaływań z innymi procesami. 2. Dokładność zmapowania procesu w postaci szczegółowego schematu blokowego oraz schematu przepływu wartości w procesie. W szczególności chodzi o zdefiniowanie: a) stanu aktualnego procesu, b) stanu przyszłego procesu, c) identyfikacji strumieni wartości w procesie. 3. Uwzględnienie wymagań klienta i rynku (ankieta MFA) oraz ewentualnych mankamentów procesu (niezgodności, umknięcia) w postaci: a) wyjawionych niezgodności i umknięć, b) działań korygujących i zapobiegawczych dotyczących ww., c) ocen zawartych w ankietach zwrotnych MFA. 4. Stosowalność prac standardowych dotyczących zwłaszcza: a) stosowania i rejestrowania wyników nadzoru i kontroli, b) posługiwania się instrukcjami, procedurami i innymi standardami. Powyższe zagadnienia powinny być uwzględniane w ogólnej ocenie dojrzałości procesów za pomocą określonych współczynników wpływu. Przyporządkowanie tych współczynników do poszczególnych kryteriów powinno być uzależnione od strategii organizacji, jej perspektywicznych lub aktualnych priorytetów i znaczenia dla konkurencyjności produktu finalnego. Można przyjąć w przybliżeniu, że poprawność sformułowania danych początkowych będzie partycypowała w całości oceny udziałem 10% (po 5% dla a) i b)), stopień zmapowania udziałem 40% (po 10% dla a) i b) oraz 20% dla c)), analiza zwrotna rynku udziałem 40% (po 10% dla a) i b) oraz 20% dla c)), zaś praca standardowa udziałem 10% (po 5% dla a) i b)). Przyjęcie innych udziałów wpływu poszczególnych kryteriów na stopień dojrzałości procesów może wpływać na ostateczny wynik oceny procesu. Na podstawie wymienionych powyżej założeń możliwe będzie dokładne określenie poziomu dojrzałości poszczególnych zidentyfikowanych procesów. Dokonanie takiej oceny wymaga dodatkowo: dokonania wyboru wskaźników (mierników) umożliwiających dokonywanie ocen procesów z jednoczesnym podaniem wartości pożądanej (docelowej) rozpatrywanego wskaźnika, ustalenia wpływu wybranego wskaźnika na stopień dojrzałości procesu w zależności od jego zdefi niowania i stosowalności, określenia podstawowych kryteriów biznesowych umożliwiających ocenę poszczególnego procesu i ich wpływu na poszczególny proces, określenia wskaźników wpływających na kryteria biznesowe i ich pożądanych wartości, określenia udziału poszczególnych wskaźników na kryteria biznesowe, do których zaliczono: jakość, terminowość, satysfakcję klienta, zadowolenie wykonawcy oraz wpływ na konkurencyjność. Zagadnienia powyższe zostaną omówione w kolejnej części publikacji. 29
1/2013 Technologia i Automatyzacja Montażu 3. Podsumowanie 1. Przedstawiona koncepcja ulepszania procesów konstruowania za pomocą metod i narzędzi stosowanych w szczupłej produkcji umożliwia uzyskiwanie optymalnej realizacji tych procesów. 2. Znajomość stopnia dojrzałości poszczególnych procesów projektowo-konstrukcyjnych umożliwia ustalenie właściwych sposobów dalszego doskonalenia tych procesów. 3. Praktyczna optymalizacja procesów konstruowania w oparciu o powyższe wytyczne umożliwi uniknięcie strat w trakcie wytwarzania obiektów na podstawie opracowanych procesów. LITERATURA 1. Womack J.P., Jones D.T.: Odchudzanie firm. CIM, Warszawa 2001, s. 17. 2. McManus H., Haggerty A., Murman E.: Lean Engineering: Doing the right think right. 1st Int. Conf. On Innovation and Integration in Aerospace Sciences, Queen s University, Belfast, August 2005. 3. Norma PN-EN ISO 9001:2009. Systemy zarządzania jakością. Wymagania. 4. Urbaniak M.: Zarządzanie jakością: teoria i praktyka. Difin, Warszawa 2004. 5. Starzyńska B., Hamrol A., Grabowska M.: Poradnik menedżera jakości. Kompedium wiedzy o narzędziach jakości. AR COMPRINT, Poznań 2010. 6. Łunarski J.: Projektowanie procesów technicznych, przemysłowych, gospodarczych. OW PRz, Rzeszów, 2012. 7. Rother M., Shook J.: Naucz się widzieć. WCTT, Politechnika Wrocławska, Wrocław 2003. Mgr inż. Grzegorz Ciasnocha jest liderem projektu w sekcji konstrukcyjnej WSK PZL Rzeszów S.A., doktorantem na WBMiL Politechniki Rzeszowskiej, e-mail: grzegorz.ciasnocha@wskrz.com, a prof. dr hab. inż. Jerzy Łunarski jest pracownikiem Politechniki Rzeszowskiej, ul. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów oraz Instytutu Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego w Warszawie, e-mail: jlktmiop@prz.edu. rzeszow.pl. IDENTIFICATION OF CONSTRUCTION DESIGN PRIMARY PROCESSES BASED ON LEAN MANAGEMENT Abstract The paper presents the application issues of Lean Management to an aerospace engineering. The paper shows a management methodology process for an aerospace design processes. It focuses on the improvement of engineering processes with the use of Lean Engineering management process technique. Keywords Lean, Lean Management, Lean Engineering, design processes, process management 30