Projektování výrobních buněk

Transkript

1 Projektování výrobních buněk Studijní program Průmyslové inženýrství Nový Bydžov»Ing. Jakub Myška 23. listopadu 2017 API Akademie produktivity a inovací Institut průmyslového inženýrství

2 Obsah prezentace» Výroba v dávkách versus OPF» Charakteristika výrobních buněk» Principy výrobních buněk» Metodika projektování výrobních buněk Varianty layoutu Flexibilita buňky Balancování operací Rozmístění pracovníků»zajištění kvality ve výrobních buňkách»jak zajistit plynulý náběh 3P proces» Praktické příklady

3 Výrobní buňky» Co jsou výrobní buňky?» Proč výrobní buňky zavádět?» Typy výrobních buněk» Štíhlé výrobní buňky» Varianty uspořádání pracovišť

4 Buňky Projektování výrobních buněk 4

5 A P C D Ideas Continuous Improvement board Performance Charts & Customer feedback Skills Matrix Team meetings Station 3 Station 4 Station 5 Trust and respect Line-side deliveries Station 2 Station 6 5S; a place for everything Poka-Yoke & 1 Piece Flow Station 1 End of Line Test Stock replenishment Production// scheduling board Takt Time Packing / delivery Projektování výrobních buněk 5

6 Abychom štíhle vyrovnávali potřeby trhu, musíme mít v rámci výrobního systému zavedeny prvky flexibilní výroby. Málo zakázek Hodně zakázek Projektování výrobních buněk 6

7 Definice montážní buňky Montážní buňka se skládá ze dvou a více operací nebo pracovišť určených k výrobě definovaného počtu finálních výrobků (výrobkové rodiny). Buňka je chápána jako funkční jednotka výrobního provozu a je založena na prvcích samořízení (mini-factory). Projektování výrobních buněk 7

8 Co je výrobní buňka? Výrobní buňka se skládá ze dvou nebo více operací nebo pracoviště věnované zpracování omezeného počtu částí nebo výrobku do více nebo méně kompletní složky nebo shromáždění. To je potom uspořádané k tomu, aby pracovalo jako jednotka výrobního zařízení. Buňka je často považována za mini továrnu. Důležitou vlastností je mobilita a flexibilita. Cílem buňkově uspořádané výroby je hledat a využívat každou příležitost ke zlepšení. Projektování výrobních buněk 8

9 Předpoklady výrobních buněk Skupiny výrobků» Výrobky, které sdílí nebo mohou sdílet stejné výrobní procesy nebo zařízení. Opakovaný výrobní proces» Vytvoření výrobních buněk je náročné na čas, energii a finanční prostředky. Proto je nutné, aby produkovali větší série součástek, které zákazník opakovaně objednává. Když tým získá potřebné zkušenosti s redesignem buněk - vytvoří buňku z mobilních zařízení, čímž se zredukuje čas na prostředky, které se do toho investovaly. Malé pohyblivé zařízení» Zasouvatelné kolečka, rychlospojky pro připojení energie (vzduch, voda, elektrika apod.). Flexibilní pracovníci, vhodní a ochotní pro absolvování tréninků a další zvyšování kvalifikace. Projektování výrobních buněk 9

10 Příklady buněk Projektování výrobních buněk

11 Typy výrobních buněk Buňky pro výrobu součástí (obrábění, lisování, kování, apod.):» výrobní jednotky s integrací veškerého technologického zařízení i nástroje řízení potřebné pro komplexní výrobu,» jedním z typu těchto buněk je buňka ve tvaru písmene U. Montážní buňky:» mohou být ve svou hierarchických úrovních (předmontážní buňka a buňka finální montáže). Procesní buňky (lakování, tepelné zpracování, povrchová úprava):» budovány na základních technologických procesech, kterými zajišťují služby ostatním oblastem výroby.» většinou jsou založeny na rozměrných a nemobilních zařízeních, která zajišťují jeden proces pro ostatní buňky.» budovány v různých uspořádáních s ohledem na objem, velikost a komplexnost. Projektování výrobních buněk

12 Typy výrobních buněk Výrobní linkové buňky:» tento typ buňky má mnoho vlastností tradiční montážní linky. Skupiny buněk dle technologie:» nejstarší a nejběžnější typ buněk. V této souvislosti skupinové technologie se odkazuje na výsledek,» třídění položek nebo částí do skupin, které navzájem obsahují běžné společnou oblast. Funkční buňky:» sestávají se ze dvou nebo více strojů vykonávající běžný typ procesu nebo operace,» jsou vhodné k procesu, který je do určité míry specializovaný, vyžadující zvláštní zařízení. Funkční buňky jsou často spojené s obsluhou specialisty, testováním a citlivými operacemi. Projektování výrobních buněk

13 Principy

14 Proč zavádět výrobní buňky? Dávková výroba Kontinuální tok Úspora 18 min!!! Projektování výrobních buněk

15 Tok jednoho kusu Projektování výrobních buněk

16 Tok jednoho kusu Tok jednotlivých dílů:» Synchronizace procesů.» Snížení zásob a průběžných časů výroby.» Zvýšení přehlednosti. Projektování výrobních buněk

17 Takt zákazníka Doba výrobního taktu:» Synchronizace výroby a poptávky zákazníka.» Projevení úzkých míst ve výrobě.» Zamezení nadprodukce. Projektování výrobních buněk

18 Výrobní buňky a štíhlý layout Operátoři mohou snadno provádět více operací. Úvod do studia Úvod do PI

19 Výrobní buňky a štíhlý layout Operace by měly probíhat jako tok jednoho kusu (optimální dávky). Čeká na zpracování Ve zpracování KONEC START Projektování výrobních buněk

20 Výrobní buňky a štíhlý layout Operátoři musí být multiprofesní. PŘED: PO: Projektování výrobních buněk

21 Výrobní buňky a štíhlý layout Do pracovní trasy nesmí vyčnívat části strojů. Úvod do studia Úvod do PI

22 Výrobní buňky a štíhlý layout Operátoři musí pracovat uvnitř buňky. PŘED: PO: Market Area Projektování výrobních buněk

23 Suroviny Suroviny Výrobní buňky a štíhlý layout Zásobování od zadní strany strojů. PŘED PO Suroviny Suroviny Suroviny Podávání Podáv. Podáv. Suroviny Suroviny Suroviny Podáv. Podáv. Suroviny Suroviny Pracovní trasa Pracovní trasa Projektování výrobních buněk

24 Výrobní buňky a štíhlý layout Pracovní úkony musí být prováděny v rámci obálky dosahu paží. Malá žena - pohled shora Přípustný dosah Upřednostňovaný dosah Malá žena - pohled zboku Side View Přípustný dosah Upřednostňovaný dosah Projektování výrobních buněk

25 Výrobní buňky a štíhlý layout Prostor pro opravy by neměl být součástí buňky. PŘED: PO: Prostor oprav Opravit v rámci chodu linky nebo linku zastavit a řešit problém. Směr pohybu díla Směr pohybu díla Projektování výrobních buněk

26 VÝROBEK Výrobní buňky a štíhlý layout Zajištění FIFO. PŘED Který výrobek sem byl umístěn první??? PO Nejstarší výrobek první. VÝROBEK Směr podávání?? Projektování výrobních buněk

27 Plnění Výrobní buňky a štíhlý layout Centrální tržnice s včasným doplňováním materiálu. C B A PŘED Centrální sklad Sklady provozu Sklady u linky Start PO Dodávka do místa spotřeby Centrální tržnice B A A A A Konvenční linka A A A A B A A A Start Plnění Plnění Plnění A Konec Plnění Plnění Plnění A A A C Konec Trasa doplňování zásob Projektování výrobních buněk

28 Výrobní buňky a štíhlý layout Pravidlo: výstup z buňky se mění přidáním/uvolněním operátorů CT Výrobku A = 55 sec. CT = doba cyklu CT Výrobku B = 45 sec. Projektování výrobních buněk

29 Principy štíhlých výrobních buněk Pracuje podle taktu zákazníka. Aplikuji tok jednoho kusu pokud je to možné. Minimalizace předmontáží vše do linky (pokud to jde). Implementace standardní práce. Kvalita je součástí procesu Poka Yoke. Successive inspection kontrola následným pracovištěm. Andon proces součástí linky. Projektování výrobních buněk

30 Principy štíhlých výrobních buněk Výstup jedné operace je vstupem druhé operace. Těsné uspořádání a orientace strojů s cílem vícestrojové obsluhy. Existují úzké tvary stojů a zařízení, které umožňují umístění řídícího panelu ve výšce a vertikální otevírání dveří. Při U- buňce první a poslední operace by měla být při sobě aby to mohl vykonávat 1 operátor. Projektování výrobních buněk

31 Principy štíhlých výrobních buněk Vyvážený materiálový tok s jednoduchou manipulací na další operaci. V případě, že je možné plynulý materiálový tok jednoho typu součástky bez zásobníků. Tok výroby je jedním směrem. Max. využití gravitace při manipulaci mezi operacemi. Projektování výrobních buněk

32 Principy štíhlých výrobních buněk Malé manipulační zařízení. Nářadí, pomůcky a dodavatelé jsou umístěni co nejblíže, přípravky jsou rozdělené na jednotlivé zařízení Strike Zone. Neklást překážky (dopravníky, zábradlí, skříňky, řídící panely apod.) podél trasy operátora v rámci buňky nebo mezi nimi. Maximální výška objektů 150 cm. Projektování výrobních buněk

33 Principy štíhlých výrobních buněk Polotovary a vstupující součástky jsou skladované blízko místa spotřeby a jsou jednoduše dosažitelné operátorem. Mezisklady jsou umístěny blízko buněk, které zásobují. Zásobování materiálu neomezuje operátora při práci. V případě multi buněk, kde jedna dodává součástky druhé je důležité, aby výstupy z jedné buňky byly co nejblíže vstupu druhé buňky. Projektování výrobních buněk

34 Principy štíhlých výrobních buněk Manipulace s materiálem je oddělena od výrobních operací. Flexibilita pro rychlou a jednoduchou reorganizaci buňky. Připojení energií na rychlospojky. Po ukončení strojního času výrobek automaticky vystoupí z pozice. Balancování operací na 95%. Projektování výrobních buněk

35 Cíl projektování buněk»efektivní práce»plýtvání a jeho důsledky»co přináší eliminace plýtvání»příklady plýtvání ve výrobě

36 Zvýšení efektivity (nebo produktivity) Pracovat efektivně neznamená provádět něco rychleji, ale provádět něco SPRÁVNĚ!!! Projektování výrobních buněk

37 Které činnosti nezvyšují výrobku hodnotu? Projektování výrobních buněk

38 Základní charakteristiky štíhlého pracoviště Optimální materiálový tok. Pohyby pracovníka. Flexibilita pracoviště. Nulové plýtvání. Minimální pracovní prostor. Ergonomie. Standardizace. Efektivita stroje. Vizualizace. Projektování výrobních buněk

39 Projektování montážních buněk

40 příprava podkladů pro analýzu operací příprava podkladů pro návrh layoutu sestavení týmu zahájení projektu zákazník a jeho potřeby Postup při projektování montážních buněk START analýza operací balancování analýza sortimentu (XYZ analýza) popis současných operací analýza operací procesní matice časové studie počet operátorů diagram cyklů (BI) scénáře (různé takty) diagramy cyklů (vybalancování) návrh nového layoutu návrh nového lay-outu buňky varianty lay-outu (min. 2) pohyb operátorů (vybalancování) mikrologistika buňky mikrologistika buňky (BOM) prostředky materiálového toku na pracovištích specifikace zásob na pracovištích metody štíhlé výroby aplikace vybraných metod štíhlé výroby pracovní standardy 5S pohybová ekonomie vizuální řízení NÁVRH kontrolní list potenciál pro zákazníky rychlé změny sortimentu Jidoka TPM-AU LCA akční plán harmonogram identifikace plýtvání a návrhy na jeho eliminaci prezentace diskuse doplnění REALIZACE Projektování výrobních buněk

41 Analýza sortimentu Jak často jsou které výrobky z výrobního mixu vyráběny, zjistíme pomocí analýzy sortimentu (XYZ analýza). XYZ Analýza Název výrobku/skupiny: kombi přístroj Linka: A10 Por. Popis výrobku Požadovaný objem (měsíčně) Objem celkem Podíl Zákazník Číslo Číslo výrobku Název Září Říjen Listopad Prosinec % 1. 21KI001.1 Kombi přístroj SAS Autotechniksystem, s. r. o , KI001.1 Kombi přístroj Faurecia, s. r. o , KI002.1 Kombi přístroj SAS Autotechniksystem, s. r. o , KI002.2 Kombi přístroj SAS Autotechniksystem, s. r. o , KI005.1 Kombi přístroj KIA Slovakia, s. r. o , KI007.1 Kombi přístroj KIA Slovakia, s. r. o , KI010.1 Kombi přístroj TPCA, s. r. o. 0 0, Celkem Projektování výrobních buněk

42 Flexibilní takt Flexibilní takt = takt dle potřeb zákazníka Hodně zakázek Rychlý takt Málo zakázek Pomalý takt Projektování výrobních buněk

43 Flexibilní takt Pokud zpracujeme XYZ analýzu, jsme schopni vypočítat tzv. zákaznické takty, které využijeme při dalším návrhu buňky. = Uvažujeme 450 min/směnu XYZ Analýza Název výrobku/skupiny: kombi přístroj Linka: A10 Por. Popis výrobku Požadovaný objem (měsíčně) Objem celkem Podíl Zákazník Číslo Číslo výrobku Název Září Říjen Listopad Prosinec % 1. 21KI001.1 Kombi přístroj SAS Autotechniksystem, s. r. o , KI001.1 Kombi přístroj Faurecia, s. r. o , KI002.1 Kombi přístroj SAS Autotechniksystem, s. r. o , KI002.2 Kombi přístroj SAS Autotechniksystem, s. r. o , KI005.1 Kombi přístroj KIA Slovakia, s. r. o , KI007.1 Kombi přístroj KIA Slovakia, s. r. o , KI010.1 Kombi přístroj TPCA, s. r. o. 0 0, Celkem Projektování výrobních buněk

44 Procesní matice Por. Číslo Název výrobku/skupiny: kombi přístroj Popis výrobku Výrobky Číslo výrobku Název Zákazník Procesní matice Montáž budíků Montáž spodního krytu Montáž vrchního krytu Zkouška těsnosti 1. 21KI001.1 Kombi přístroj SAS Autotechniksystem, s. r. o. x x x x x 2. 22KI001.1 Kombi přístroj Faurecia, s. r. o. x x x x 3. 21KI002.1 Kombi přístroj SAS Autotechniksystem, s. r. o. x x x x x 4. 21KI002.2 Kombi přístroj SAS Autotechniksystem, s. r. o. x x x x x 5. 25KI005.1 Kombi přístroj KIA Slovakia, s. r. o. x x x x 6. 25KI007.1 Kombi přístroj KIA Slovakia, s. r. o. x x x x 7. 23KI010.1 Kombi přístroj TPCA, s. r. o. x x x x Linka: A10 Pracovní elementy (operace) prováděné v buňce Pomocí procesní matice získáme odpověď na otázky:» Z čeho bude složena buňka?» Jaké operace budou součástí buňky?» Jaké stroje a zařízení? Projektování výrobních buněk Koněčná kontrola

45 Montážní diagram

46 Montážní diagram Projektování výrobních buněk

47 Analýza stávajícího technologického postupu Pochopení stávajícího technologického postupu, tak aby následně mohlo být řešeno sloučení operací, jejich záměna, eliminace apod. s cílem vytvořit one pice flow proces. Projektování výrobních buněk

48 Procesní analýza Slouží k popisu účinnosti a výkonnosti operací obsahujících větší podíl přesunu, čekání a překážek. Účinná při analýze postupu výroby produktu, procházejícího několika technologickými procesy. Obecný postup při procesní analýze:» 1. krok předběžná studie (objem výroby, popis produktu, standardy kvality, standardy kontroly, organizace pracoviště, procesní toky, materiál).» 2. krok analýza toku (pohybu) produktu.» 3. krok záznam všech relevantních informací.» 4. krok analýza současného stavu.» 5. krok plán zlepšení.» 6. krok implementace a hodnocení.» 7. krok standardizace. Projektování výrobních buněk

49 Procesní analýza Během výrobního procesu pouze 5 operací přidávajících hodnotu, 10 x proveden transport, 7 x provedeno skladování. Produkt urazí 144 metrů. Projektování výrobních buněk

50 Analýza operací pomocí časové studie

51 Analýza operací pomocí časové studie Analýza více cyklů Operace: P. č. Název měřené části (úkon) Konečný mezní bod Z: K: Z: K: Z: K: Z: K: Z: K: Z: K: Z: K: Datum pozorování: Pozorovací list č.: 1 od: do: Krycí list č.: N J P J P J P J P J P J P J Pořadová čísla měření (kusů, cyklů) Průměr ######## ######## ######## Průměe s faktorem v ýkonu 0:00:00 ######## 0:00:00 0:00:00 ######## 0:00:00 0:00:00 ######## 0:00:00 P ######## 0:00:00 Projektování výrobních buněk

52 Naměřené hodnoty zakreslíme do grafu vytížení Jaká je kapacita linky? Které pracoviště je nevytíženo? OP 1 OP 2 OP 3 OP 4 OP 5 Nejčastější formou zobrazení vytíženosti jednotlivých operátorů v lince je sloupcový graf. Projektování výrobních buněk

53 Určení teoretického počtu pracovníků

54 Určení teoretického počtu operátorů Teoretický počet operátorů = Celkový normální čas (pracnost) Čas taktu pro daný výrobek Projektování výrobních buněk

55 Diagramu cyklů

56 Sestavení diagram cyklů Diagram cyklů (cycle times chart, balance chart, Yamazumi chart): sloupcový graf, který ukazuje délky jednotlivých časů cyklů operátorů ve výrobní buňce nebo lince. Pomocí tohoto grafu můžeme sledovat vytížení jednotlivých operátorů v rámci času taktu a zhodnotit úroveň vybalancování linky či buňky (také označován jako Yamazumi-diagram). Projektování výrobních buněk

57 Nakreslení diagramu cyklů (vybalancování buňky) Čas (s) TT - čas taktu (s/ks) c T - časy cyklů (s/ks) Operátor 1 Operátor 2 Operátor 3 Operátoři Projektování výrobních buněk

58 Po nakreslení diagramu cyklů určíme úroveň vybalancování pomocí tzv. balance indexu (BI) BI (%) = Součet časů cyklu Počet operátorů * takt pracoviště takt takt * 2 C T2 C T1 C T1 + C T2 High-runner.. BI více než 85%. Projektování výrobních buněk

59 Taktování montážních buněk

60 čas (sek.) čas (sek.) čas (sek.) Scénáře pro jeden výrobek a různé takty Pomalý takt Střední takt Operátoři Operátoři Rychlý takt Operátoři Projektování výrobních buněk

61 Příklady scénářů SOP Projektování výrobních buněk

62 Návrh nového layoutu linky

63 Tvary výrobních buněk Při návrhu layoutu výrobní buňky můžeme uvažovat o následujícím uspořádání výrobních zařízení:» Přímý tok» Tvar písmene U» Tvar písmene L» Spine tvar Projektování výrobních buněk

64 Přímý tok Jednoduché na pochopení, plánování a řízení. Jednoduchá a nenákladná manipulace. Jednoduchý přístup z obou stran. Nehrozí nahromadění v bodě vstupu a výstupu. Projektování výrobních buněk

65 Uspořádání do tvaru písmene L Umožňuje delší série operací na limitovaném prostoru. Umožňuje podávat materiál přímo z komunikace a proces ukončit v místě spotřeby. Umožňuje izolaci nebezpečných a problematicky přemístitelných zařízení na roh. Projektování výrobních buněk

66 Spine tvar Dobře vyhovuje buňkám s velkou variabilitou výrobního postupu. Umožňuje dobré oddělení speciálního zařízení. Vyhovuje i funkčním (technologickým) buňkám. Projektování výrobních buněk

67 Uspořádání do tvaru písmene U Automatický návrat výrobku a mobilní manipulace do vstupu buňky. Společný vstupní a výstupní bod umožňuje pohodlnou manipulaci do buňky a z buňky. Pracovníci ve středu si mohou navzájem jednodušeji pomáhat. Jednoduché přiřazení vícero operací 1 pracovníkovi Lepší vybalancování linky. Projektování výrobních buněk

68 Layout buňky Layout buňky (cell layout): prostorové (dispoziční) uspořádání strojů, zařízení, nástrojů, měřidel a úložných míst ve výrobní nebo montážní buňce dle pravidel štíhlé výroby. Nejčastěji je využíván layout ve tvaru U (U-shape cell). Materiálový tok zpravidla proti směru otáčení hodinových ručiček. Vzdálenost mezi stroji zpravidla minimální. Umístění první operace (vstup) a poslední operace (výstup) zpravidla blízko sebe. Projektování výrobních buněk

69 Mikro logistika pracoviště Pro vytvoření seznamu položek (kompletní BOM) se zpracuje materiálová mapa buňky. označení zásobníku název položky číslo položky balení označení zásobníku název položky číslo položky balení označení zásobníku název položky číslo položky balení označení zásobníku název položky číslo položky balení označení zásobníku název položky číslo položky balení označení zásobníku název položky číslo položky balení označení zásobníku název položky číslo položky balení Projektování výrobních buněk

70 Definovat velkost zásob Po zpracování mapy je nutné specifikovat velikost zásob na pracovištích (regálech a zásobnících pro jednotlivá pracoviště, resp. velikost rozpracované výroby).» Specifikovat MAX jednotlivých materiálů a dílů.» Specifikovat MAX počet balení.» Využít pro plánování rozměrů prostředků materiálového toku. Projektování výrobních buněk

71 Umístění materiálu na lince V tomto kroku je potřeba navrhnout (nová) řešení, tvar i rozměry jednotlivých prvků pro vychystání materiálu a dílů v montážní buňce. Projektování výrobních buněk

72 Návrh layoutu linky Projektování výrobních buněk

73 Aplikace vybraných metod štíhlé výroby

74 Návrh štíhlé buňky K tomu, aby byl návrh buňky již od počátku štíhlý, musíme implementovat vybrané metody štíhlé výroby zaměřené na eliminaci plýtvání a zvýšení flexibility. Pracovní standardy Pohybová ekonomie 5S Vizuální řízení TPM-AU Rychlé změny sortimentu Jidoka LCA Projektování výrobních buněk

75 Kombinovaný diagram operace Projektování výrobních buněk

76 Production Preparation Process (3P)

77 Zhodnocení návrhu

78 Po dokončení návrhu je nutné provést prověrku návrhu pomocí kontrolního listu Projektování výrobních buněk

79 Fáze náběhu výroby

80 Optimalizace Náběhová křivka. Optimalizační workshopy, TOC optimalizace úzkého místa linky. Prověření norem. Optimální rozmístění pracovníků. Workshop Workshop Workshop Workshop Workshop Workshop Plán Skutočnot Projektování výrobních buněk

81 Projektování výrobních buněk Studijní program Průmyslové inženýrství Typ API akce Akademie název akce produktivity a inovací, s.r.o. Želevčice Slaný tel.: mobil: info@e-api.cz Institut průmyslového inženýrství, s.r.o. Klášterní 131/ , Liberec 5 tel.: mobil: ipi@iol.cz Úvod do studia Úvod do PI