Pobierz Optymalizacja modelowania przezbrojeń w procesie produkcyjnym i więcej Publikacje w PDF z Analiza i zarządzanie w biznesie tylko na Docsity!
DOI: 10.19253/reme.2017.02.
OPTYMALIZACJA MODELOWANIA
PRZEZBROJEŃ W PROCESIE PRODUKCYJNYM
Karol Kufel^1
Streszczenie Czynności służące przygotowaniu maszyn do pracy są nieodzownym elementem każ- dego procesu produkcyjnego. Niestety są to działania, których realizacja nie powoduje bez- pośredniego przyrostu wartości dodanej do produktu końcowego. Klienci są gotowi zapłacić za wyrób o pożądanych cechach, dostarczony w oczekiwanym przez nich czasie bez zasta- nawiania się jakie procesy pomocnicze był zmuszony zrealizować producent. W związku z tym wykonywanie tych działań spychane jest niejednokrotnie w przedsiębiorstwach pro- dukcyjnych na „dalszy plan”. Częstokroć działania ukierunkowane na poprawę jakości pro- cesu są nastawione na udoskonalenie samych operacji produkcyjnych, a nie na zapewnienie poprawnej realizacji tzw. przezbrojenia. Aspektom opomiarowania i modelowania jakości jego wykonywania w przedsiębiorstwie Y jest poświęcone niniejsze opracowanie. Słowa kluczowe : przezbrojenie, optymalizacja, jakość przezbrojenia.
1. Definicja przezbrojenia
Jedno z podstawowych pytań, które należałoby zadać podczas analizowania zagadnień z obszaru produkcyjnych procesów pomocniczych, mogłoby brzmieć: jak właściwie należy rozumieć określenie „przezbrojenie”? Według (leksykon Lean,
- jest to:” (...) czas który upłynie od zatrzymania maszyny po wyprodukowaniu ostatniej dobrej sztuki z partii poprzedniej, aż do uruchomienia jej przy produkcji pierwszej dobrej sztuki partii następnej.” lub po prostu „proces zmiany produkcji na maszynie”. Generalizując – w literaturze z obszaru zarządzania systemami pro- dukcyjnymi dominuje twierdzenie, że „przezbrojenie” to ogół czynności jakie powi- nien wykonać operator lub pracownik Utrzymania Ruchu, aby na danym stanowisku możliwe stało się rozpoczęcie przetwarzania kolejnej partii lub serii produkcyjnej wyrobu. Z tej definicji wynika, że przezbrojenie jest konieczne, ale nie jest czę- ścią głównego procesu, którego realizacja skutkuje dodaniem wartości do produktu. (^1) Politechnika Gdańska, Wydział Zarządzania i Ekonomii / Gdańsk University of Tech- nology, Faculty of Management and Economics.
216 Karol Kufel Przedsiębiorstwo we współczesnej gospodarce / Research on enterprise in modern economy W związku z tym jako takie nie jest pożądane. „Idealny” proces produkcyjny cha- rakteryzowałby się brakiem jakichkolwiek przezbrojeń; produkcja byłaby realizo- wana bez przerw. W związku z tym projektanci, jak również osoby zajmujące się doskonaleniem procesów, traktują minimalizację lub skrócenie przezbrojeń jako jed- no z podstawowych działań w trakcie optymalizacji pracy systemu produkcyjnego.
2. Optymalizacja przezbrojenia
Z racji zróżnicowania przezbrojeń w procesach produkcyjnych problema- tyczna jest standaryzacja ich opomiarowania. Najczęściej wykorzystywanym mier- nikiem umożliwiającym ich ocenę (poprawność i kompletność wykonania) jest czas realizacji poszczególnych czynności. W trakcie projektowania procesu w ob- szarze organizacyjnym (przepływ materiałów, informacji oraz delegowanie zadań na pracowników), jak i technologicznym (wykorzystanie maszyn i oprzyrządowa- nia umożliwiającego uzyskanie określonej wydajności produkcji), opracowywane są standardy czasu trwania czynności przezbrajania oraz sekwencji ich realizacji. Następnie te założenia są weryfikowane po rozruchu linii i przeszkoleniu pracow- ników. W końcowej fazie powinny zostać zdefiniowane ostateczne wytyczne będą- ce podstawą do przeprowadzenia szkoleń dla kolejnych operatorów i specjalistów Działu Utrzymania Ruchu. Niestety zdarza się, że wraz z: — — wprowadzaniem modyfikacji do technologii produkcji wyrobu; — — spadkiem jakości wykorzystywanych półproduktów; — — postępującą deterioracją maszyn standardy stają się nieadekwatne do realnych wymagań analizowanego procesu pro- dukcyjnego. Pojawiają się coraz poważniejsze problemy z takim przezbrajaniem linii, które gwarantowałoby utrzymanie produktywności parku maszynowego na ak- ceptowalnym poziomie. W takiej sytuacji konieczne jest rozpoczęcie działań zmie- rzających do walidacji wcześniej ustalonych standardów. Przede wszystkim jest to realizowane poprzez analizę stanu istniejącego np. opracowanie mapy strumienia wartości i weryfikację, które czynności mogłyby być realizowane w inny sposób lub w innej kolejności przez operatorów przy ustawianiu linii produkcyjnej. W szcze- gólności rozważa się, które działania można wykonać jeszcze w trakcie pracy linii. Są to tzw. „czynności zewnętrzne”. W odróżnieniu od nich „czynności wewnętrz- ne” mogą być zrealizowane tylko w czasie kiedy praca stanowiska jest wstrzymana. W przykładowym procesie produkcyjnym realizowanym w przedsiębiorstwie Y zaj- mującym się m.in. wytwarzaniem opakowań papierowych są wykonywane czynno- ści takie jak: — — kompletacja materiałów do operacji kaszerowania; — — ustawienie parametrów ekstruzji powłoki z tworzywa sztucznego; — — przezbrojenie programu sterującego kaszerownicą; — — zmiana ustawień rozstawu podajników taśmy papierowej;
218 Karol Kufel Przedsiębiorstwo we współczesnej gospodarce / Research on enterprise in modern economy Rys. 2. Etapy modyfikacji standardu przezbrajania linii produkcyjnej Źródło : opracowanie własne na podstawie Czerska J. Doskonalenie strumienia wartości. Gdańsk 2014
3. SMED
Rozwinięciem podziału czynności na wewnętrzne i zewnętrzne jest SMED^2 oznaczający tzw. „szybkie przezbrojenie”. Jest to proces reorganizacji produkcji re- dukujący czas przezbrojenia maszyny. Jednocześnie wydłuża się czas możliwy do wykorzystania na produkcję, dzięki czemu poprawie może ulec produktywność ca- łego procesu. (Maciak, 2010) Możliwości skrócenia czasu przezbrojenia zależą od rodzaju wytwarzanych produktów, charakterystyki wyposażenia danej linii produkcyjnej oraz jakości jej ob- sługi. Idealną sytuacją byłoby takie zaprojektowanie stanowiska by wszystkie czyn- ności przezbrajania można było wykonywać bezpośrednio w obszarze stanowiska (maszyny), bez czasochłonnego demontażu z niego oprzyrządowania. Dodatkowym działaniem optymalizującym potencjalne zmiany techniczne jest takie harmonogra- mowanie pracy stanowiska, aby maksymalnie wydłużyć partie produkcyjne, a co za tym idzie zminimalizować konieczność przezbrajania stanowiska. (Chabowski, Żywicki, 2013). Pierwszym etapem przeprojektowania standardów przezbrajania wg SMED jest identyfikacja wszystkich czynności. W przedsiębiorstwie Y, na zautomatyzowa- (^2) SMED (ang. Single Minute Exchange of Die ) – określenie stworzone przez Shigeo Shingo, które można przetłumaczyć jako „jednocyfrową liczbę minut przezbrojenia (wymia- ny matrycy/formy/oprzyrządowania)”.
Optymalizacja modelowania przezbrojeń w procesie produkcyjnym 219 Quarterly Journal – No 2/2017 (21) nej linii wytwarzania opakowań, zidentyfikowano następujące przykładowe czyn- ności wewnętrzne: — — uruchomienie nowego programu sterującego automatem kaszerującym, — — modyfikacja parametrów ekstruzji powłoki z tworzywa sztucznego, — — oraz przykładowe zewnętrzne: — — wyszukanie w pamięci automatu do cięcia odpowiedniego dla danego zlecenia programu sterującego głowicą tnącą, — — przygotowanie uzupełniającego zbiornika z klejem. Drugim etapem jest weryfikacja kwalifikacji poszczególnych czynności (we- wnętrznych czy zewnętrznych) oraz poszukiwaniu sposobów ich przekształcenia – wewnętrznych w zewnętrzne. Trzecim etapem jest usprawnienie zidentyfikowanych czynności przezbraja- nia. Polega ona na ich doskonaleniu, a następnie standaryzacji ich wykonywania. Równocześnie cały czas należy szukać nowych, jeszcze bardziej efektywnych spo- sobów skracania przezbrojeń w tym także modyfikacji technicznych stanowiska. Dzięki ostatecznemu wyizolowaniu czynności, które nie muszą być wyko- nywane podczas pracy linii produkcyjnej, można je wykonywać równolegle do realizacji operacji technologicznych, co oznacza uzyskanie dodatkowego czasu na produkcję, zwiększenie elastyczności linii produkcyjnej oraz zwiększenie możliwej dziennej liczby przezbrojeń. W przedsiębiorstwie Y realizując wymienione działania związane z koncepcją SMED m.in. wyposażono automat do klejenia w wymienne zasobniki z klejem, co skraca jego uzupełnianie w trakcie pracy linii.
4. Mierniki przezbrojeń
Przezbrojenie można poddać opomiarowaniu na kilka sposobów. Najprostszym jest zmierzenie czasu trwania poszczególnych czynności. Im więcej czynności do wykonania i im są dłuższe tym więcej czasu potrzeba na przezbrojenie stanowiska. W tym obszarze można wyróżnić dwa podstawowe mierniki: — — czas dodawania wartości – „czas przeznaczony na czynności, które wpływają na walory produktu w taki sposób, że klient jest skłonny za niego zapłacić”. (Rother, Shook, 2006) Przezbrojenie nie jest częścią procesu, która w bezpośred- ni sposób przyczynia się do zwiększenia wartości produkowanych elementów, ale sposób („jakość”) jego realizacji może wpłynąć na jakość produktu, a więc także jego wartość postrzeganą z punku widzenia klienta. — — czas przejścia (L/T – Lead Time ) – czas jaki jest potrzebny na przejście jednej części przez proces od jego początku do końca. Jego wartość najłatwiej uzyskać znakując wybraną część na wejściu i mierząc czas jaki upłynie do chwili poja- wienia się jej na wyjściu. (Rother, Shook, 2006) W inny sposób można scharak- teryzować go jako czas przejścia półwyrobu przez zespół operacji wykonywa-
Optymalizacja modelowania przezbrojeń w procesie produkcyjnym 221 Quarterly Journal – No 2/2017 (21) operacji do założonej liczby operacji. Oczywiście w niektórych przypadkach zaniechanie zaledwie jednej czynności mogłoby zniweczyć całe przezbrojenie; — — składowa P2 – wykonanie czynności zgodnie ze standardem – czyli potwierdze- nie, że wykonana czynność została zrealizowana w sposób zgodny z przyj ę tym wzorcem. Jest to składowa dotycząca bezpośrednio „jakości” realizacji przez- brojenia. Można ją określić także wykorzystując skalę ekspotencjalną, gdzie: P2 = e(– s ) e – liczba Eulera, s – powinno być określone za pomocą dodatkowej analizy np. FMEA w celu określenia mapy cech charakterystycznych dla danej czynności w funkcji efektu oraz prawdopodobieństwa jej niepoprawnego wykonania. S może przyjąć wartości z przedziału od 0 do 25, gdzie 0 oznacza bezbłędne wyko- nanie czynności, a 25 realizację obarczoną błędami (maksymalna wartość wg przyjętej skali FMEA) (Wirkus, Trzciński, 2013); — — składowa P3 – stopień złożoności pojedynczej czynności przezbrojenia – nie- które czynności mogą polegać jedynie na np. wciśnięciu przycisku ładowania programu sterującego kaszerownicą w procesie Y. Są to czynności proste, po- wtarzalne, wymagające od pracownika jedynie elementarnego przeszkolenia. Mogą być także czynności bardziej złożone, wymagające szeregu ruchów ma- nipulacyjnych i wprawy w utrzymaniu zakładanej powtarzalności standardu jak np. pozycjonowanie wstęgi papieru w automacie do cięcia. Stopień złożoności mógłby być określany w trakcie opracowania standardu przezbrajania procesu np. w skali opartej na ilorazie udanej liczby powtórzeń czynności do łącznej licz- by powtórzeń. Przy takiej konstrukcji wskaźnika P3 jego maksymalna wartość także będzie wynosiła 1 (100%); — — składowa P4 – czas wykonywania czynności przezbrojenia – jako osobną składo- wą należy wziąć pod uwagę także czas wykonywania czynności przezbrajania; ma to szczególny wymiar w procesach, gdzie do mierzenia np. ich produktyw- ności jest wykorzystywany L/T procesu. P4 może być obliczane według wzoru: tz tt
P4 =
gdzie: tz – czas zmierzony; tt – czas teroretyczny (standardowy) wykonania danej czynności. Dla pojedynczej czynności przezbrojenia wzór na jakość przezbrojenia miałby postać: P = P1 ∙ P2 ∙ P3 ∙ P gdzie wartość wskaźnika zawierałaby się w przedziale <1, 0), czyli maksymalnie 100%.
222 Karol Kufel Przedsiębiorstwo we współczesnej gospodarce / Research on enterprise in modern economy W analizowanym procesie produkcyjnym przedsiębiorstwa Y rozpoczęto im- plementację zaproponowanego wskaźnika. Wyniki wdrożenia oraz pomiarów (badań) jego rzeczywistego wykorzystania będą przedmiotem osobnej analizy.
6. Podsumowanie
W niniejszym opracowaniu przedstawiono narzędzia i mierniki dotychczas wy- korzystywane do podstawowego opomiarowania przezbrojeń procesów produkcyj- nych. Niestety obejmują one jedynie część aspektów (i problemów) realizacji tego procesu pomocniczego. W związku z tym konieczne było wprowadzenie dodatko- wego wskaźnika – prostego w zastosowaniu, ale jednocześnie obejmującego „białe plamy” ww. wymienionych systemów oceniających przezbrojenia. Zaproponowany wskaźnik jakości przezbrojenia zostanie wykorzystany w dalszych badaniach, a jego zastosowanie zweryfikowane w wybranych przedsiębiorstwach produkcyjnych. Bibliografia
- Chabowski P., Żywicki K. Wpływ organizacji przezbrojeń na efektywność zasobów tech- nicznych. Inżynieria Maszyn, NOT, Wrocław, R. 18, z. 1, 2013.
- Czerska J. Doskonalenie strumienia wartości. Difin, Warszawa, 2014, s. 97.
- Kufel K., Drozd R.: Problem wykorzystania wskaźnika oee w zautomatyzowanym pro- cesie produkcyjnym farb proszkowych. „Zarządzanie projektami i procesami” pod red. Wirkusa M. Gdańsk 2014.
- Maciak J. R edukcja czasu przezbrojenia maszyny przy użyciu techniki SMED. KZZ Kraków, 2010.
- Nakajima S. Introduction to TPM: Total Productive Maintenance , The Productivity Press, 1988.
- Rother M., Shook J. Naucz się widzieć. Eliminacja marnotrawstwa poprzez Mapowanie Strumienia Wartości. Wrocław: Politechnika Wrocławska 2006, s. 20.
- Wirkus M., Kufel K. Problem analizy spadku OEE zautomatyzowanego parku maszynowego spowodowanych spadkiem prędkości pracy oraz mikroprzestojami tech- nicznymi. „Zarządzanie a inżynieria produkcji” po red. P. Łebkowskiego, Wyd. AGH, Kraków 2014.
- Wirkus M., Trzciński R. System claim management w przedsiębiorstwie budowlanym. Innowacje w zarządzaniu i inżynierii produkcji Zakopane 2013.
- Leksykon Lean http://lean.org.pl/leksykon-lean-management/?explanatory-dictio- nary-letter=p 2016.06.01. OPTIMIZATION OF CHANGEOVER MODELLING IN PRODUCTION PROCESS Abstract Activities performed to prepare machines to work are an essential part of any manufacturing process. Unfortunately these actions does not cause a direct increase value added to the final product. Customers are willing to pay for a product with the desired characteristics, provided in the expected time, without thinking about processes which have to be done additionally
