Balansowanie lini produkcyjnej
- jak zwiększyć produktywność?

Z czym Wam się kojarzy balans linii?

Jestem przekonany, iż część z Czytelników spotkała się z wizualnym zarządzaniem w obszarze produkcji, gdzie na tablicach pokazywane są różnego rodzaju histogramy przedstawiające obecną sytuację w obszarze produkcji przy użyciu dostępnych narzędzi kontroli np. wskaźników KPI (OEE, 5S, COPQ, MTTR). Dlaczego o tym piszę? Otóż bardzo często praktykuje się użycie tzw. tablic podziału pracy, które są narzędziem służącym do wizualizowania aktualnego wykorzystania pracy operatorów lub zastosowanych w procesie produkcyjnym urządzeń automatycznych. Tablica przedstawia proces z szerszej perspektywy np. brygady produkcyjnej, danej sekcji czy też samego wydziału. Co ważne, to właśnie na takich tablicach możemy dostrzec wykorzystanie mocy przerobowych danych stanowisk pracy, a co za tym idzie obciążenia pracą operatorów.

Tablice podziału pracy stanowią idealne narzędzie, wykorzystywane podczas spotkań zespołów procesowych, na których inżynierowie procesu pokazują brygadzie produkcyjnej, jak i całemu zapleczu okołoprodukcyjnemu, w którym miejscu na linii produkcyjnej występuje tzn. „wąskie gardło” oraz co powoduje taki stan rzeczy. Oznacza to, że praca w tej sekcji, na tym stanowisku kumuluje się w taki sposób, że operator wykonujący swoją pracę nie może nadążyć w stosunku do spływającego do niego wyrobu. Powodem powstania wąskiego gardła najczęściej jest niedoszacowanie czasochłonności wykonywanych operacji na danym stanowisku przez operatora.

Do czego prowadzi taki stan rzeczy?

Operator stanowiska następnego po tzw. „wąskim gardle” oczekuje na produkt by móc wykonać swoją pracę lub wykonuje swoją pracę mniej efektywnie niż jest to możliwe aby nie dopuścić do sytuacji gdy na jego stanowisku nie ma co robić. Podobne zjawisko powinno zainteresować brygadzistę odpowiadającego za płynność procesu produkcyjnego.

Opisana powyżej sytuacja jest bardzo często spotykana przy produkcji liniowej. Skąd wynika nakreślony problem? Przede wszystkim z braku wspomnianego już balansu linii produkcyjnej.

Zatem czym jest balans linii?

Przez balans linii określamy przesunięcie nadmiarowego elementu pracy (czynności, operacji) na inne stanowisko – zbilansowanie cyklu. Dodatkowo, balans pracy jest podstawą do  utrzymywania ciągłego przepływu w procesie obejmującym wiele operacji i pracowników. Takie działanie dodatkowo stwarza świetną okazję do optymalizacji określonego odcinka procesu. Idealna sytuacja występuje wtedy, gdy cykl time operatora, na każdym stanowisku wynosi tą samą wartość, co oznacza, że każdy z operatorów, wykonuje swoje czynności w tym samym czasie. Jeśli nie mamy możliwości zaobserwować takiej sytuacji na naszej linii produkcyjnej, w 100% możemy być pewni, że na którymś z stanowisk operator oczekuje na wyrób, tym samym spotykamy się znów z Mudą (Oczekiwanie).  

Pozwólcie, że aby lepiej zobrazować opisaną problematykę, posłużę się dwoma przykładami. Opisana sytuacja dotyczy produkcji jednego produktu, zakładamy, że nasza wirtualna linia produkcyjna posiada 4 stanowiska pracy, na których pracuje 4 operatorów.

Przypadek A.

1. Cięcie Operator nr 1 – czas 2 minuty.
2. Gięcie Operator nr 2 – czas 2 minuty.
3. Spawanie Operator nr 3 – czas 2 minuty.
4. Malowanie Operator nr 4 – czas 2 minuty.

Tak zbalansowana linii działa prawidłowo, nie powodując żadnych przestojów produkcyjnych. Inaczej jest w przypadku B.

Przypadek B

1. Cięcie Operator nr 1 – czas 2 minuty.
2. Gięcie Operator nr 2 – czas 3
3. Spawanie Operator nr 3 – czas 2 minuty.
4. Malowanie Operator nr 4 – czas 2 minuty.

Widzimy wyraźnie, że operator nr 2 na wykonanie swojej pracy potrzebuje więcej niż 3 minuty. Taka sytuacja może wynikać chociażby ze zmienności materiałów, które podlegają gięciu, jak i kształtów, które zamówił klient.  Efektem czego stanowisko nr 2 (Gięcie) w tym przypadku jest dla nas wąskim gardłem.

W sytuacji, gdy z powodu ograniczeń technologicznych niemożliwe jest zbalansowanie linii poprzez wspomniane już działania (np. przeniesienie operacji na inne stanowisko), jednym z ciekawych rozwiązań jest wprowadzenie procesów równoległych.

Proces równoległy zakłada, że musimy stworzyć dodatkowe stanowisko gięcia (na którym występuje „wąskie gardło”) i staramy się tak podzielić operacje, by ich suma była równa z „cykl time” pozostałych stanowisk. 

Przypadek C

1. Cięcie Operator nr 1 – czas 2 minuty.
2. Gięcie Operator nr 2 – czas 2
3. Gięcie Operator nr 3 – czas 2 minuty – (dodatkowa kontrola wizualna)
4. Spawanie Operator nr 4 – czas 2 minuty.
5. Malowanie Operator nr 5 – czas 2 minuty.

W opisanym powyżej przypadku C widzimy, że operator nr 3 dodatkowo wykonuje kontrolę wizualną wyrobu ma to na celu uchronienie pracownika od przestoju kosztem dłuższego CT dorównującemu pozostałej grupie stanowisk. Zabieg ten został wykonany rozmyślnie, aby móc podzielić po równo czynności, które zajmowały wcześniej 3 minuty. Dzięki temu zyskujemy idealny balans na linii jak również udało nam się wprowadzić do czynności wykonywanych na stanowisku dodatkową kontrolę wizualną, która w połowie procesu produkcyjnego, pozwoli wychwycić wadliwe sztuki z procesu cięcia (np.: zbyt długie lub zbyt krótkie).

Musimy pamiętać, że każdy przypadek należy rozpatrywać indywidualnie. W powyższej sytuacji osoba zajmująca się optymalizacją procesu powinna skupić się na stanowisku gięcia i zastanowić, czy części operacji nie można przenieść na inne stanowisko lub ewentualnie, jeśli środki finansowe firmy na to pozwalają zatrudnić dodatkowego operatora do pomocy.

Skąd mogą wynikać problemy związane z bilansowaniem linii?

1. Różnorodność produktowa na jednej linii
2. Mieszanie serii produkcyjnych
3. Przeciążenie operatora wykonującego wyznaczone zadanie
4. Brak wsparcia technologicznego dla procesów specjalnych
5. Brak środków na automatyzację procesu

Ocena zbalansowania linii

Żeby mieć pewność, że linia jest prawidłowo zbalansowana, można wykonać tzw. ocenę sprawności procesu. Określa ona stopień wykorzystania czasu pracy, który jest wyrażony we wzorze, jako stosunek sumy czasu pracy na wszystkich analizowanych stanowiskach do sumy czasu taktu. Wynik zwykle pokazujemy w procentach, jako aktualny stopień wykorzystania linii produkcyjnej.

∑_OSP = Całkowity czas cyklu / czas taktu*100%

Legenda:

Czas cyklu (CC) – rozumiemy jako rzeczywisty czas potrzebny na wykonanie pracy na danym stanowisku. W czas cyklu włączamy zarówno wartości dodane jak i mudę (czynności nie wnoszące do procesu wartości dodanej).

Czas taktu (CT) – rozumiemy jako iloczyn czasu przeznaczonego na produkcję (czas pomniejszony o planowane wg harmonogramu przerwy), a zapotrzebowanie rynku rozumiane jako planowana wielkość produkcji.

COPQ – Koszty złej jakości (ang. Costs of poor quality) są to koszty ponoszone przez przedsiębiorstwo w związku z niskim poziomem jakości (np. z tytułu uznanych gwarancji, zużycia surowców, składowania i utylizacji odpadów).

MTTR – Wskaźnik określa średni czas od momentu wystąpienia awarii do naprawy uszkodzonego urządzenia (ang.  Mean Time To Repair). Wskaźnik MTTR jest wykorzystywany m.in. jako jeden z kluczowych wskaźników efektywności przez działy utrzymania ruchu w zakładach produkcyjnych.