OPTIMALIZACE ŘÍZENÍ MATERIÁLOVÉHO TOKU V PODMÍNKÁCH ŠTÍHLÉ VÝROBY ZA POMOCI IMPLEMENTACE TECHNOLOGIE RFID

Transkript

1 OPTIMALIZACE ŘÍZENÍ MATERIÁLOVÉHO TOKU V PODMÍNKÁCH ŠTÍHLÉ VÝROBY ZA POMOCI IMPLEMENTACE TECHNOLOGIE RFID OPTIMALIZATION OF THE MATERIAL FLOW MANAGEMENT IN THE CONDITIONS OF THE LEAN MANUFACTURING VIA THE IMPLEMENTATION OF THE RFID TECHNOLOGY ŘÍHA, Karel, SEDLÁČEK, Martin Abstract The merit of the lean manufacturing lies in a total elimination or at least in a minimalization of all forms of the waste. Till now, as a replenishment signal, there was often used a kanban ticket - formerly simple card and later a ticket with an information in a barcode - in the pull systems of production. Therefore the manipulation with a kanban ticket meant and still means the waste of time, which can t be avoided in the semi-automated systems. RFID technology represents a way, how replenishing process can be improved by the reduction of time needed for the transfer of an information about in/out stocked material or products between kanban ticket and the company s information system. Key words: RFID, barcode, lean manufacturing, kanban, Just In Time, wastes, kaizen, IS. Abstrakt Podstatou štíhlé výroby je naprostá eliminace, resp. minimalizace všech forem plýtvání. V tažných systémech výroby se jako signál pro dozásobení doposud používal kanban, tedy zpočátku jednoduchá kartička, později štítek obsahující informace v čárovém kódu. Manipulace s kanbanem proto představovala i nadále jisté plýtvání, jemuž se v poloautomatizovaných systémech nebylo možné vyhnout. Technologie RFID představuje jednu z možností jak zlepšit proces zásobování redukcí času potřebného k přenesení informací o vyskladňovaném, resp. zaskladňovaném materiálu či hotové výroby do podnikového IS. Klíčová slova: RFID, čárový kód, štíhlá výroba, kanban, JIT, plýtvání, kaizen, informační systém. Úvod Kanbanový systém řízení materiálového toku pracuje v režimu výroby tažené poptávkou. Štítek či kartička (jap. kanban), která se v tažném systému používá jako dozásobovací signál, nese informace o druhu materiálu, zásobovacím množství a odkud a kam má být toto množství přemístěno. Představuje tak pojítko mezi materiálovým a informačním tokem. Informace o druhu a množství materiálu uvedené na kanbanu bývají zpravidla doprovázeny zápisem v čárovém kódu. Jejich přenášení do podnikového informačního systému představuje 528

2 z hlediska štíhlé výroby plýtvání, jelikož se jedná o činnost nepřinášející přidanou hodnotu pro zákazníka. Kromě toho vzniká v kanbanovém systému u každého z článků materiálového toku prostor pro vznik chyb. Tyto dysfunkce je třeba popsat a hledat řešení vedoucí k jejich odstranění. To je podstatou štíhlé výroby a přístupu soustavného zlepšování, filozofie již v Japonsku, kde vznikla, nazývají kaizen. Jednou z možností je prohloubení automatizace systému identifikace využitím rádiových čipů či tagů, které nesou informace v digitální podobě a s podnikovým informačním systémem komunikují automaticky na delší vzdálenost pomocí radiofrekvenčních vln, tedy systém RFID (Radio Frequency Identification). Literární přehled Zkoumané problematice popisované v tomto článku se literatura věnuje pouze okrajově. Stručně jsou popsány možné nedostatky dodavatelských řetězců, kterými můžou být např. absence kontroly zásob, nedostatečná flexibilita, špatné rozvržení závodu, neadekvátní konfigurace sítě řetězce, nedostatek informací o kalkulaci nákladů, špatně definovaná měření a rozdělení odpovědnosti či neracionalizovaná dodavatelská základna [1], avšak již ne možné dysfunkce v průběhu interního materiálového toku v tažných systémech zásobování. Tyto systémy využívají jako komunikační nástroj kanban, který představuje zároveň signál k dozásobení materiálem a prostředek spojující materiálový a informační tok v podniku [2]. Výhodou automatické identifikace je především vysoká rychlost přenosu informací do IS a minimální počet chyb [1]. Materiál a metodika Tato práce je úvodní studií k doktorské disertační práci, která bude konkrétně řešit možnosti optimalizace materiálových a informačních toků v rámci logistického řetězce, včetně možnosti implementace systému VDI (Vendor managed inventories Zásoby řízené dodavatelem). Cílem je zmapovat materiálový tok výrobního podniku včetně interakce se sousedními články řetězce a identifikovat možné dysfunkce a části procesu, jež představují rizika vzniku chyb. Výstupem je návrh variant řešení eliminace dysfunkcí a určení kritických faktorů úspěchu při implementaci technologie radiofrekvenčních chipů do systému automatické identifikace v režimu štíhlé výroby. Řešení sledované problematiky bylo provedeno ve výrobním závodu společnosti Schneider-Electric, a. s. v Písku. Sběr dat ve sledovaném podniku proběhl formou rozhovorů a pozorování. Pozorování procesů souvisejících s materiálovým tokem bude následně doplněno vzorkovým měřením a analýzou času v procesech. Výsledky Východiskem byla skutečnost, že v rámci logistického řetězce výrobního závodu v Písku, sestávajícího ze tří článků samotného výrobního podniku, jeho dodavatelů a odběratelů není materiálový tok řízen (kromě skupiny Schneider-Electric) na žádné úrovni systému automatické identifikace. 529

3 Celá skupina Schneider-Electric využívá vnitřními předpisy standardizovaný identifikační systém, který je tvořen samolepícími štítky, které obsahují informace o dodavateli (jméno a stát), o druhu materiálu či komponentu (název a referenční číslo) a informace o množství (množství na manipulační jednotku, počet manipulačních jednotek na přepravní jednotku a množství celkové na přepravní jednotku). Přepravní jednotku představuje v rámci skupiny Schneider-Electric standardizovaná ½ EURO paleta. Podnikový informační systém tvoří moduly softwaru SAP a Logos. Interní materiálový tok Materiálový tok ve sledovaném průmyslovém podniku začíná příjmem materiálu. Během příjmu je dodávka vyložena z nákladového prostoru kamionů a složena v příjmové zóně (angl. Picking Zone). Následně je provedena fyzická kontrola přijatého množství a množství deklarovaného na dodacím listu. Současně je podle interních směrnic provedena namátková kontrola kvality materiálu. Po potvrzení příjmu je materiál zaskladněn pomocí elektromotorového vysokozdvižného manipulačního vozíku do podnikového centrálního skladu. Pozice v centrálním skladu nejsou fixně přiřazeny jednotlivým druhům materiálu či konkrétním dílnám, nýbrž jsou variabilně využívány na základě dimenze či proporce či podstaty naskladňovaného materiálu. V případě, že přijaté množství určité položky představuje zároveň paletové množství, je vyhledání volné pozice ve skladu jednoduché tuto pozici nabídne manipulantovi informační systém SAP. V jiném případě, kdy je přijaté množství rovno nebo menší než paletové množství (např. přijaté množství se rovná množství 1 manipulační jednotky), není možné, aby manipulant pro toto přijaté množství použil volné paletové místo, jež mu nabídne SAP. Naopak musí sám projíždět sklad a vyhledávat pozici již obsazenou, ale poskytující prostor k zaskladnění této položky. Pro některé druhy materiálu se v současnosti zkoumá možnost přímého zásobování (angl. Direct Picking), kdy bude tento materiál přepravován přímo z oblasti příjmu na dílnu k linkám, tedy bez meziskladování. Po zaskladnění si zapíše ručně pozici na papír a při návratu po zaskladnění všech přijatých položek provede transfer v SAPu, kde zadá zaznamenané lokace. Objednací množství pro centrální sklad vychází jednak z výše minimálního objednacího množství, které stanoví oddělení nákupu ve spolupráci s dodavatelem, a jednak z výše pojistné zásoby, kterou stanoví zásobovač v oddělení logistiky. Obecně se dá říci, že zásoby materiálu v centrálním skladu pokryjí týdenní potřebu. Centrální sklad je prvním článkem materiálového toku, který je zapojen do kanbanového systému ve sledovaném podniku. Na základě kanbanu, je materiál vyskladněn z centrálního skladu a přepraven buďto opět pomocí vysokozdvižného vozíku do dynamického skladu (nejčastěji používaný materiál na linkách dílny dle analýzy ABC a FMR položky AF, AM, BF, BM a CF), anebo manipulantem dílny přímo na linku (v případě materiálu pro výrobu specialit dle analýzy ABC a FMR položky AR, BR, CM a CR). Manipulant ve skladu musí v současnosti při transferu materiálu z centrálního skladu do dynamického skladu zanést informace zaznamenané na kanbanovém štítku do informačního systému SAP. Jelikož manipulanti nedisponují mobilními čtečkami čárových kódů a ani vysokozdvižné vozíky nejsou vybaveny mobilními terminály, musí po fyzickém přesunu materiálu přejít k PC a buďto ručně nebo pomocí čtečky čárových kódů přenést informace z kanbanu do SAPu. Tento dynamický sklad představuje skladová plocha, určená výhradně jedné dílně a zaujímá prostor od podlahy do výše prvního patra (ve sledovaném podniku do výše 2,64 m). Zde je každému materiálu pevně vyhrazeno uložení. Zde může být materiál uložen na vozík 530

4 (představuje-li dozásobovací množství ½ paleta) či do gravitačních (nebo také spádových) regálů. Materiál je dále vyskladněn na základě kanbanu, který manipulant dílny obdrží od operátorů na linkách, jež obsluhuje. Po opětovném přenesení informací o převodu materiálu z dynamického skladu na linku z kanbanového štítku do SAPu a označení všech vyskladněných jednotek těmito kanbanovými štítky je materiál převezen pomocí elektrického motorového tažného vozíku z dynamického skladu na dílnu, kde je každé balení adresováno na přesnou, kanbanem stanovenou pozici na konkrétní lince. Dále materiálový tok pokračuje procesem výroby až do zóny kontroly na lince. Zde jsou zabalené a k expedici připravené výrobky shromažďovány a během současně probíhající výstupní kontroly jsou zde kompletovány objednávky. Po zkompletování objednávek a záznamu vyrobeného množství do SAP pomocí tzv. Backflashe, tj. zanesení realizované produkce do informačního systému, který pomocí kusovníku vypočte spotřebu materiálu a odpovídající množství účetně spotřebuje, jsou vozíky s připravenými paletami a výrobky přepraveny obsluhou dílny do zóny expedice ve skladu. Zde jsou palety připraveny k expedici a připraveny dodací listy pro odběratele. Možné dysfunkce procesu Dle pozorování a analýzy procesů spojených s materiálovým tokem bylo zjištěno, že riziko vzniku chyb existuje v průběhu procesu příjmu, zaskladnění, přeskladnění a vyskladnění materiálu. Během procesu příjmu může nastat chyba buďto na straně dodavatel či na straně sledovaného podniku. Chyba dodavatele spočívá v rozdílném množství deklarovaném na dodacím listě a skutečném množství v dodávce. Tato chyba by měla být odhalena během příjmu fyzickou kontrolou deklarovaného a reálného množství. Na straně sledovaného podniku může dojít k chybě prostřednictvím špatného příjmu, kdy během záznamu příjmu dodávky do informačního systému SAP, může dojít k záměně referenčního čísla a tedy druhu materiálu či ke špatnému zápisu množství. V rámci skupiny Schneider-Electric by, za předpokladu použití čteček čárových kódů, nemělo dojít, protože každý materiál je označen normovaným štítkem s druhem materiálu a množstvím vytištěným v čárovém kódu EAN Code 128 typu B. Při zaskladnění či přeskladnění v centrálním skladu sledovaného podniku může v současnosti vzniknout chyba ve dvou momentech. Zaprvé manipulant si pozici uložení špatně zaznamená na arch papíru, zadruhé manipulant se dopustí chyby při přepisu pozic z archu do SAPu. K této chybě dochází často a bývá odhalena v průběhu inventury. Během vyskladnění z centrálního skladu může bez použití čtečky čárových kódů dojít chybě jak u materiálu řízeného kanbanem tak u materiálu řízeného objednávkou ve dvou rovinách: manipulant zamění referenci materiálu, manipulant zamění množství k dozásobení. Posledním zásadním problémem v případě používání objednacích archů mezi linkou na dílně a dynamickým skladem je možnost vzniku chyby při zápisu pracovníka na pracovišti či možnost ztráty kanbanového štítku. Kromě toho, manipuluje-li pracovník linky s kanbanem, vynakládá tak svůj čas na operaci nepřinášející přidanou hodnotu zákazníkovi, a tento čas proto představuje plýtvání. 531

5 Systémy automatické identifikace V rámci materiálových toků se k automatické identifikaci využívají doposud převážně dvě technologie a to systém čárových kódů, resp. systém RFID. V podmínkách výrobního podniku společnosti Schneider-Electric v Písku můžeme o automatizaci uvažovat ve 3 úrovních: 1. Čárové kódy EAN 2. EDI + čárové kódy 3. EDI + RFID Úroveň první, tedy využití výhradně technologie čárových kódů v kanbanovém systému, je ve sledovaném podniku aplikována nyní. Zlepšení systému odstraněním některých rizik může být dosaženo pořízením mobilních čtecích zařízení a terminálů. Mobilními terminály by bylo možno vybavit všechny manipulační vozíky a manipulanti by měli k dispozici bezdrátové ruční čtecí zařízení, které by přenášelo informace uložené na štítkách v čárovém kódu do mobilního terminálu a ten by je zanesl do informačního systému, v našem případě do SAPu. Předpokladem bezchybného fungování tohoto systému je splnění několika klíčových faktorů. Především by předpokladem k odstranění dysfunkcí bylo zavedení zápisu variabilních pozic v centrálním skladu a fixních pozic v dynamických skladech v čárovém kódu, aby nemohlo dojít k chybnému zápisu pozice manipulantem do SAP. Dalším faktorem, který by bylo nutno změnit, by byla hlubší integrace dodavatelů, kteří by museli označovat své výrobky štítkem nesoucím referenční označení druhu materiálu a údaj o množství v čárovém kódu. Referenční číslo musí být naprosto shodné s číslem používaným ve společnosti Schneider-Electric, aby jej mohl SAP správně identifikovat. Nevýhodou této úrovně je, že sice snižuje pravděpodobnost vzniku chyby, ale čas potřebný k přenesení informace o probíhajícím toku materiálu do informačního systému neeliminuje, pouze jej částečně zkracuje. Druhá úroveň by pracovala jako nadstavba první úrovně. Zde se již předpokládá on-line datové objednávání materiálu mezi dynamickým skladem a linkou a mezi centrálním skladem a dynamickým skladem. Signálem pro zásobení je opět kanbanový štítek, nesoucí informace v čárovém kódu. Avšak informace na něm uvedené jsou mobilním čtecím zařízením umístěným tam, kde objednávka vzniká, přeneseny do informačního systému, jímž může být SAP či nezávislý software. Tato objednávka se promptně zobrazí na mobilním terminálu příslušného manipulanta, který na základě elektronické objednávky provede vyskladnění a dozásobení linky. Velkou výhodou je, že lead time objednávky (tj. čas od vzniku potřeby materiálu až po čas vyřízení objednávky dozásobení linky) se rapidně zkrátí. V současné době je lead time větší či roven dvojnásobku zásobovacího cyklu (angl. feeding period). Takto jej lze zkrátit až na hodnotu času potřebného na vyskladnění a transport materiálu. Nevýhodou je, že podobně jako na první úrovni není zcela eliminován čas potřebný na manipulaci s kanbanem a přenos dat o toku materiálu do informačního systému. Eliminaci veškerého plýtvání časem, způsobeným větší či menší potřebou manuálního záznamu informací o toku materiálu do informačního systému či manipulací se zařízením, lze takřka zcela zajistit implementací technologie RFID. Jediný čas potřebný pro označení materiálu je v tomto případě vynaložen na umístění radiofrekvenčního chipu na manipulační jednotku. Informace o druhu materiálu, množství v balení, data příjmu, dodavatele, atd. jsou zanesena v digitální podobě na paměťový chip, který může být pasivní (pouze nese informace), nebo aktivní (je schopen pomocí mikroantény informace sám vysílat). Předpokladem je, že tímto chipem, resp. tagem bude označena každá manipulační jednotka během příjmu. Po přijetí elektronického dodacího listu se automaticky vytisknou štítky 532

6 obsahující standardní informace o manipulační jednotce, včetně zápisu v čárovém kódu a v těle těchto štítků jsou umístěny tagy s daty. Tyto štítky se pak při fyzické kontrole dodávky připevní či přilepí na manipulační jednotku. Pohyb materiálu je posléze dálkově monitorován mobilními či stacionárními terminály, které mohou tento tok automaticky zaznamenávat do informačního systému. Závěr Technologie RFID představuje další krok v eliminaci plýtvání a umožňuje zdokonalování procesů z pohledu průmyslové efektivity. Z analýzy materiálového toku, možných dysfunkcí a případných variant řešení odstranění dysfunkcí vyplývá, že zavedení automatického systému identifikace na principu radiofrekvenčních chipů s možností přímého spojení s informačním systémem je z procesního hlediska nejlepší. Nyní bude následovat přesné měření procesů a analýza času v procesech, aby mohl být pomocí extrapolace stanoven budoucí, předběžný odhad úspory času, vedoucí k růstu průmyslové efektivity. A posléze bude provedena finanční analýza a vypracována studie proveditelnosti, aby bylo možné stanovit finanční přínos investice do nového systému řízení materiálových toků. Literatura [1] SIXTA, Josef, MAČÁT, Václav. Logistika teorie a praxe. 1. vydání. Brno: CP Books, s. ISBN [2] IMAI, Masaaki. Kaizen: metoda, jak zavést úspornější a flexibilnější výrobu v podniku. 1. vydání. Brno: Computer Press, s. ISBN Adresa autorů: Ing. Karel Říha, Ing. Martin Sedláček Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích Ekonomická fakulta / katedra řízení Studentská , České Budějovice Česká republika riha@ef.jcu.cz, sedlacek@ef.jcu.cz 533