ANALÝZA A OPTIMALIZACE HANDLINGU ZAKÁZEK NA ODDĚLENÍ PŘÍPRAVY VÝROBY VRSTEV SVOČ FST 2008 Martin Behún, Na Houpačkách 1367, 397 01 Písek Česká republika e-mail: metalizator@centrum.cz ABSTRAKT Cílem tohoto projektu bylo nejprve provést analýzu současného stavu handlingu zakázek na oddělení přípravy výroby vrstev ve společnosti Rodenstock ČR s.r.o. Na základě výsledků analýzy pak měla být navržena opatření, která by vedla k optimalizaci handlingu z hlediska jeho časové náročnosti, což by následně vedlo ke zvýšení hodnoty ukazatele produktivity. Pro identifikaci klíčových oblastí, na které by se optimalizace měla zaměřit, bylo použito kauzální analýzy, pomocí níž byl vytvořen modifikovaný strom současné reality. Následně byl zmapován průběh procesu zpracování zakázek na oddělení a u vybraných činností byly výběrovou chronometráží stanoveny jejich časové náročnosti, což bylo nezbytné pro pozdější kvantifikaci předpokládaných přínosů. V další fázi byla navržena variantní řešení, která by měla vést především k časové optimalizaci. Vybrané varianty řešení byly dále rozpracovány. V závěrečné části byly provedeny propočty časových náročností u původního a nově navrhovaného stavu, na jejichž základě bylo možno kvantifikovat předpokládané přínosy spojené se zavedením navrhovaných řešení. KLÍČOVÁ SLOVA Chronometráž, Kauzální analýza, Metoda CRAFT, Procesní management, Sankeyův diagram ÚVOD Zatímco dříve se v oblasti výroby kladl důraz především na snižování nákladů, dnes se některé firmy pokoušejí vydávat i jiným směrem, kterým je zvyšování průtoku výrobků výrobním systémem (základní pilíř teorie omezení). Přichází tedy logicky otázka, jak zvýšení průtoku dosáhnout. Jestliže čas výrobních operací je většinou pevně dán zvolenou technologií, pak musíme hledat jiné typy činností, jejichž časy by bylo možno snižovat. Ukazuje se, že je nutné se soustředit na časy činností, které výrobku hodnotu přímo nepřidávají převážně logistické operace. Snižováním jejich trvání zkrátíme dobu pobytu výrobků v systému a tím dosáhneme nejen zvýšení průtoku a efektivity systému, ale také uvolníme aktiva vázaná v zásobách rozpracované výroby. Zkrácení průběžné doby výroby nám, zvláště v případě zakázkové výroby, může poskytnout konkurenční výhodu, protože budeme schopni zákazníkovi dodat jím žádaný výrobek dříve. 1. SPOLEČNOST RODENSTOCK ČR Společnost působí na českém trhu již od roku 1994, kdy v Klatovech vznikla firma Oční optika Klatovy s.r.o., která se v roce 1999 přejmenovala na Rodenstock ČR s.r.o. Společnost Rodenstock ČR s.r.o. patří do celosvětové skupiny Rodenstock a společně s thajskou pobočkou je jejím největším výrobním závodem. Sídlo firmy se nachází v průmyslové zóně města Klatovy a se svými zhruba 750 zaměstnanci je velmi významným zaměstnavatelem v regionu. V dnešní době je společnost největším výrobcem brýlových čoček v České republice. 2. CHARAKTERISTIKA ODDĚLENÍ PŘÍPRAVY VÝROBY VRSTEV Úkolem oddělení přípravy výroby vrstev je zpracovat a roztřídit vstupy rozpracovaných výrobků z různých oddělení, sestavit výrobní šarže (takto je nazývána výrobní dávka, ve které jsou čočky odesílány na oddělení výroby vrstev), odeslat sestavené šarže na příslušná oddělení a vše zanést do informačního systému. Popisům těchto činností a fungování oddělení vůbec bude věnován následující výklad. I když oddělení přípravy výroby vrstev patří mezi nejmenší oddělení v podniku, přesto plní velmi důležitou roli. Jak již název napovídá, nejedná se o výrobní, ale spíše o logistické oddělení. Dalo by se říci, že tvoří logistický uzel, který přerozděluje a směruje jednotlivé zakázky na různá oddělení. Oddělení patří mezi nejmenší v podniku nejen svou prostorovou velikostí, ale také počtem pracovníků. Pracuje ve třísměnném režimu, kdy na každé směně je podle situace obvykle pět někdy až šest pracovníků. Mluvíme-li o
pracovnících, je nutno uvést, že na oddělení pracují výhradně ženy. Je to dáno především tím, že se jedná o fyzicky méně náročnou práci, u které je však nutná pečlivost, pozornost a smysl pro detail. Jedna z pracovnic na každé směně má vždy funkci vedoucí směny. To znamená, že operativně řídí oddělení, přiděluje pracovnice na pracovní místa, shromažďuje statistiky z informačního systému o chybách na oddělení a účastní se porad na odstranění nekvality, kde se scházejí vedoucí pracovníci z různých oddělení a snaží se včas odstranit nově vznikající problémy (Kaizen). Pracovištěm je na tomto oddělení myšlena většinou skupina stolů, na nichž se třídí zakázky dle typu vrstvy, které pak putují na jeden typ povrstvovacího zařízení. Stoly jsou označeny jak značkou příslušné vrstvy, tak jsou odlišené i barevně (každá barva charakterizuje skupinu vrstev, do které konkrétní stůl patří). Na každé takové pracoviště je na každé směně přidělena jedna pracovnice. 2.1 Vstupy zakázek na oddělení Vstupy na oddělení jsou myšleny různé zdroje, ze kterých přicházejí rozpracované výrobky na oddělení k roztřízení a odeslání na další příslušná oddělení k následnému zpracování. Je možno vydefinovat dva základní vstupy: vstup konkrétních zakázek a vstup zakázek vyráběných na sklad. Kromě těchto dvou základních způsobů se na oddělení dostávají ještě zakázky, které byly nabarveny nebo prošly opravnou operací, a je nutno je znovu zatřídit a dále zpracovat. Každý vstup je technicky jinak realizován a následně je i odděleně zpracováván. Jednotlivé zakázky přicházejí ve formě krabiček opatřených průvodkou s informacemi a čárovými kódy. Většina zakázek přichází na oddělení po dvou centrálních dopravnících. Krabičky je nutno z dopravníků odebrat, roztřídit podle druhu vrstvy, která má být na čočku nanesena a následně takto roztříděné zakázky roznést na příslušné pracovní stoly, kde z nich budou sestaveny šarže. Na tuto práci u dopravníku a roznášení krabiček na pracovní stoly je vyčleněna vždy jedna pracovnice. 2.2 Sestavování šarží Sestavování šarží je hlavní činností na popisovaném oddělení přípravy výroby vrstev. Po odebrání krabiček z dopravníku, roztřízení podle typů vrstev a dopravě na jednotlivá pracoviště/stoly je nutno z došlých zakázek sestavit šarže (výrobní dávky), které budou dále zpracovávány na následujících odděleních. Sestavování probíhá na čtyřech pracovištích, kdy se každé pracoviště skládá ze skupiny stolů, které jsou označeny barevně odlišenými popisky. Každé pracoviště je obsluhováno jednou pracovnicí a má vlastní výrobní plán (plán šarží = Chargenplan ), kde je uvedeno, které šarže mají být v jednotlivých hodinách sestaveny. Před začátkem samotného sestavování je nejprve třeba krabičky přinesené od dopravníku zatřídit podle data dokončení zakázky a průměrů čoček. Aby bylo poznat, které zakázky již jsou zatřízeny a které dosud nejsou, je zavedeno pravidlo, že krabičky donesené od dopravníku a dosud nezatřízené jsou ukládány na stůl kolmo na jeho delší hranu (průvodka je vůči pracovníkovi pootočena o 90 ). Po zatřízení je krabička natočena průvodkou k pracovníkovi. Takto nemůže dojít na pracovní ploše k záměně. Podle prioritního systému se následně vybírají krabičky, které budou zařazeny do šarže. Ke každé šarži musí být ručně vypsána tzv. šaržovní průvodka, která obsahuje informace o pozicích jednotlivých zakázek v šarži a o typech čoček. Když je šarže sestavena a je vypsána šaržovní průvodka, je nutno ji odvézt k PC terminálu, kde jsou nasnímány čárové kódy všech zakázek umístěných do šarže a vše je zapsáno do informačního systému. Následně je pak šarže odvezena na výstup z oddělení k dalšímu zpracování. 3. VYMEZENÍ OBJEKTU ANALÝZY A VOLBA METODY Před provedením samotné analýzy je nejprve nutné stanovit její cíl, tedy hledisko, ze kterého bude oddělení analyzováno a následně optimalizováno. Jako hlavní kritérium by stanoven ukazatel produktivity, který byl definován jako podíl počtu zpracovaných zakázek ku času nutnému pro jejich zpracování. Jestliže počet zpracovaných zakázek je pevně dán plánem výroby, je produktivitu možno zvýšit pouze snížením hodnoty časové náročnosti zpracování daného počtu zakázek.
Cílem analýzy by tedy mělo být odhalení co největšího počtu faktorů, které mají vliv na hodnotu časové náročnosti zpracování zakázek. Po zmapování různých metod byla jako nejvhodnější vybrána kauzální analýza. Ta se podobně jako analýza vztahová zabývá vazbami mezi prvky, jevy apod. Avšak na rozdíl od vztahové analýzy se kauzální analýza zabývá pouze příčinnými vztahy. Snaží se o odhalení příčin a jejich následků tzn. který jev co způsobuje a který jev je čím způsobený. Je nutné si uvědomit, že každý definovaný příčinně důvodový vztah je určitým zjednodušený oproti skutečnosti. Pomocí kauzální analýzy byl vytvořen modifikovaný strom současné reality (známý též z teorie omezení), který přehledně znázorňuje jednotlivé faktory a jejich vzájemné příčinně důsledkové vztahy, kterými působí na hodnotu celkové časové náročnosti procesu zpracování zakázek na oddělení. Podkladem pro jeho vytvoření bylo pozorování, pohovory jak s řídícími tak i s řadovými pracovníky a některé empirické zjištěné hodnoty a skutečnosti. Ve stromu současné reality byly určeny čtyři základní oblasti, na které by se měla zaměřit pozornost při následném návrhu optimalizačních řešení: Spotřeba času při třídění u dopravníku Problematický layout a s tím související zvýšená manipulace Tvorba front u PC terminálů Ruční vypisování šaržovních průvodek 4. PROCESNÍ PŘÍSTUP A MĚŘENÍ ČASOVÝCH NÁROČNOSTÍ Dříve, než bylo možno přistoupit k návrhům optimalizačních řešení, bylo nutno popsat hlouběji proces zpracování zakázek na oddělení. Bylo sestaveno schéma procesu zobrazující hlavní činnosti, které musí být vykonány od vstupu krabiček na oddělení až po jejich odeslání ke zpracování na další oddělení. U hlavních činností byla provedena výběrová chronometráž s cílem zjistit časové náročnosti těchto činností. Aby byly naměřené hodnoty co nejpřesnější, bylo provedeno až padesát náměrů pro každou činnost. Tak bylo možno eliminovat náhodné rušivé vlivy. Provedená chronometráž umožnila nejen získání hodnot časových náročností, ale také poskytla možnost detailněji poznat chod oddělení, navázat komunikaci s řadovými pracovnicemi oddělení přípravy výroby vrstev a zainteresovat je do procesu zlepšování, kdy pracovnice samy jevily zájem o návrhy změn a snažily se přispět svými vlastními postřehy a zkušenostmi. Tento prvek je významným stavebním pilířem metody kaizen, která je ve společnosti Rodenstock aplikována. Kaizen je neodmyslitelnou součástí procesního managementu. 5. NÁVRHY RACIONALIZAČNÍCH ŘEŠENÍ Na základě dříve provedených pozorování a výsledků analýz bylo možno nyní přistoupit k návrhům racionalizačních opatření. 5.1 Řešení vstupu zakázek na oddělení Při procesu optimalizace handlingu zakázek na oddělení přípravy výroby vrstev byla soustředěna pozornost nejprve na problém třídění zakázek vstupujících na oddělení. Zakázky vstupují na OPVV po dvou dopravnících. Na každé směně je vždy určena jedna pracovnice, která krabičky z dopravníků odebírá, na základě údajů uvedených na průvodce třídí zakázky podle požadovaného typu vrstvy. Takto roztříděné krabičky pak roznáší na příslušné pracovní stoly. Východiskem pro řešení se ukázal být empiricky zjištěný graf závislosti doby třídění zakázek u dopravníku na počtu tříděných druhů zakázek (Graf 5-1). Z něj vyplývá, že pokud by se podařilo snížit současný počet tříděných druhů zakázek na počet nižší než osm, bylo by možno dosáhnout efektivního využití výrazného skoku v době třídění mezi sedmi a devíti tříděnými druhy a dosáhnout tak významného snížení jednotkového času zatřídění zakázky z 2,67 na 1,77 sekundy. Byly navrženy dvě varianty, které by měl vést ke snížení počtu tříděných druhů zakázek: řízení času vstupů vrstev na oddělení decentralizace dopravníku První teoretickou možností, jak řešit problém počtu tříděných vrstev, by mohlo být řízené rozložení vstupu jednotlivých druhů zakázek v čase. Pokud by bylo možné řídit jejich vstup tak, aby v určitých časových intervalech přicházely po
dopravníku jen určité typy vrstev tzv. soubory (počet typů vrstev v souboru maximálně sedm), došlo by k tomu, že by pracovnice fakticky v daném okamžiku třídila vždy jen omezený počet druhů vrstev. Bohužel tento způsob řízení by byl velmi náročný a přínosy plynoucí z jeho realizace by se nevyrovnaly možným problémům, které by jeho zavedením vznikly. Jako reálnější se ukázalo být řešení pomocí automatického předtřídění vstupujících zakázek. Toto řešení vychází z osvědčeného způsobu používaného ve firmě při mezioperační dopravě. Jedná se o propracovaný systém dopravníků, snímačů čárových kódů a automaticky řízených výhybek. Tímto způsobem je možné různé druhy zakázek přicházejících po jednom dopravníku roztřídit a odeslat na více oddělených dopravníků bez nutnosti obsluhy pracovníkem. Zakázky vstupující na oddělení by tedy mohly být tříděny automaticky. Krabičky přicházející po vstupním dopravníku by dorazily ke čtečce čárových kódů, která by z průvodky určila typ vrstvy a podle toho by nastavila výhybku, která by následně nasměrovala zakázku na správný dopravník. Takto by bylo možné při vhodném počtu dopravníků dosáhnout stavu, kdy by na každý z nich putovalo nejvýše sedm druhů vrstev. Fakticky by tedy došlo k roztřídění skupiny vstupujících zakázek na vhodně zvolené podskupiny, u kterých by bylo následné roztřídění méně časově náročné. Počet dílčích dopravníků nelze volit libovolně, ale je nutné zohlednit, že jejich pořízení vyžaduje významnou finanční investici. Instalace dopravníků je zároveň prostorově náročná, což v případě omezeného pracovního prostoru na oddělení představuje další významné kritérium. Cílem je tedy určení nejnižšího počtu dopravníků, který by efektivně využil empiricky zjištěných hodnot závislosti času třídění na počtu tříděných druhů vrstev. Výsledný stav by měl být tedy takový, že na každý dopravník bude přicházet maximálně sedm druhů zakázek. Na základě propočtů byla jako nejvhodnější varianta zvolena investice do pořízení tří dílčích dopravníků. To znamená, že tři ze čtyř skupin zakázek by byly dopravovány na oddělení každá po vlastním dopravníku (vždy maximálně sedm druhů zakázek na dopravník). Vstup zakázek čtvrté skupiny by byl realizován pomocí ručních vozíků v hodinových intervalech, což je vhodné vzhledem k nižšímu objemu zakázek a také plánovanému přesunutí této skupiny zakázek do jiné haly. Graf 5-2 Časová závislost (čas třídění počet druhů vrstev) 5.2 Řešení problematického prostorového uspořádání Jeden z klíčových problémů, který byl dále odhalen provedenou kauzální analýzou, byl zvýšený objem manipulace způsobený problematickým prostorovým uspořádáním. Cílem tedy bylo navrhnou nový layoutu oddělení s přihlédnutím k budoucímu vývoji objemů zakázek. V první fázi byly vypočteny nové počty pracovních stolů a bylo navrženo jejich hrubé rozmístění v prostoru oddělení. Jako nejlepší se ukázalo být opuštění dosavadní striktně lineární koncepce uspořádání stolů a přechod ke kombinaci s uspořádáním stolů do tvaru písmene L. To umožnilo umístit nově zvýšený počet stolů do omezeného prostoru oddělení a zároveň stoly dostat co nejblíže k dílčím dopravníkům.
V další fázi bylo nutné rozmístit jednotlivé druhy zakázek na pracovní stoly. Pro tento účel byla jako nejvhodnější zvolena metoda CRAFT, jejíž princip spočívá v minimalizaci přepravního výkonu. Cílem je přemisťovat největší objemy zakázek po co nejkratších drahách. Výpočet probíhá v iteracích. Po provedení páté iterace bylo dosaženo za daných podmínek optimálního řešení. Pro stávající a nově navrhované řešení byly vytvořeny Sankeyovy diagramy (Obr. 5-1 a Obr. 5-2). Výsledné hodnoty jednotlivých iterací uvádí Tab. 5-1. Z ní je dobře patrné, že rozdělením centrálního dopravníku na tři dílčí a aplikací principu metody CRAFT bylo dosaženo snížení objemu manipulace téměř na čtvrtinu oproti původnímu stavu. Celkový přepravní výkon [ks*m] stávající řešení iterace 1 iterace 2 iterace 3 iterace 4 iterace 5 2 209 800 840 550 721 650 659 900 622 900 577 350 Celková uražená dráha [m] 339 969 129 315 111 023 101 523 95 831 88 823 Časová náročnost [min] 5230 1 990 1 708 1 562 1 474 1 367 Tab. 5-1 Porovnání výsledných hodnot jednotlivých variant Obr. 5-1 Stávající uspořádání Obr. 5-2 Nově navrhované uspořádání
5.3 Vypisování šaržovní průvodky Vedle zvýšené časové náročnosti při třídění u dopravníku a zvýšeného objemu manipulace bylo jako další klíčový faktor označeno ruční vypisování šaržovní průvodky. Šaržovní průvodku vypisuje většina pracovnic souběžně se sestavováním šarže, a proto je čas jejího vypsání započítáván do doby sestavení. Na základě provedené chronometráže bylo zjištěno, že ruční vypsání průvodky tvoří zhruba 45 % času nutného pro sestavení šarže (zbylých 55 % tvoří vlastní výběr krabiček do šarže). Vzhledem k tomu, že při jedné z dalších činností, dochází ke snímání čárových kódů všech zakázek zařazených do šarže pomocí čtečky čárových kódů, je otázkou, zda by šaržovní průvodku nebylo možno generovat automaticky pomocí počítače. Hovoří pro to i skutečnost, že informační systém obsahuje všechny informace potřebné pro tvorbu průvodky. Zavedení elektronické tvorby šaržovní průvodky by nejen výrazně snížilo časovou náročnost procesu sestavování šarží, ale přispělo by i k jeho zjednodušení, snížení rizika chyby lidského faktoru a zlepšení čitelnosti. 5.4 Zlepšení systému informovanosti Kvalita fungování každého systému je silně determinována kvalitou informací s jakými pracuje. Problém, který nebyl zachycen v kauzální analýze, ale byl identifikován až při dalším pozorování, by se dal označit jako nedostatečná informovanost pracovnic o operativních nařízeních a změnách. Obecně jsou nařízení sdělována řadovým pracovnicím na schůzkách prostřednictvím vedoucích směn. Tento systém se dá obecně považovat za velmi vhodný a dobře fungující. Problém však nastává v okamžiku, kdy se některá pracovnice nemůže schůzky zúčastnit (nemoc, dovolená). Po jejím návratu může dojít k opomenutí jejího informování o změnách a nařízeních zavedených v době její nepřítomnosti. To pak může zapříčinit například chyby při třídění zakázek, neúmyslné porušení nových pravidel v oblasti kvality apod. Bylo navrženo řešení v podobě tzv. informačního modulu v rámci informačního systému, kde by byla zaznamenána všechna nařízení s datem začátku jejich platnosti a bylo možné seznam pružně aktualizovat. Pracovnice by se z něj mohla po návratu z dovolené nebo z nemoci informovat o změnách zavedených v její nepřítomnosti. Ke zdokonalení komplexního systému informovanosti pracovnic, by mohlo přispět i vytvoření tzv. znalostní databáze řešení problémů. Během pozorování fungování oddělení přípravy výroby vrstev byl zjištěn občasný výskyt technických problémů při práci s výpočetní technikou. Jejich odstraňování působí negativně na spotřebu člověkohodin na oddělení. Pokud pracovnice nedokáže problém odstranit sama, pokouší se zjistit řešení u ostatních pracovnic, čímž dochází i k jejich zdržování. Ve většině případů se snaží pracovnice najít řešení problému, které bylo nalezeno jinou pracovnicí již dříve. K nedostatečnému předávání těchto informací dochází především mezi různými směnami. Pokud by byla vytvořena databáze, kam by pracovnice zapisovaly všechny problémy, se kterými se během práce setkaly, a rovněž způsob řešení, který vedl k jejich úspěšnému odstranění, došlo by k eliminaci opětovného hledání řešení již dříve vyřešených problémů. Pracovnice by pak měla být schopna odstranit chybu sama bez nutnosti konzultací s ostatními pracovnicemi. 5.5 Návrhy dalších zlepšení V souvislosti s elektronickou průvodkou by měla být řešena i otázka tvorby front u PC terminálů, která byla kauzální analýzou hodnocena jako jeden z dalších negativních faktorů působících na celkovou spotřebu člověkohodin na OPVV. Vzhledem k tomu, že zavedením elektronické průvodky by pravděpodobně došlo k určitému nárůstu času, který pracovnice sestavující šarže potřebuje pro práci na počítači, mohlo by docházet k dalšímu zvýšení rizika tvorby front. Tento problém by bylo možno řešit jednak investicí do pořízení jednoho nebo dvou PC terminálů a také zrušením pravidla dovolujícího odepisovat sestavené šarže do systému až v posledních 15 minutách každé hodiny. Dalším vhodným řešením by bylo umístění plánu výroby přímo k PC terminálům, Pracovnice, která by odepsala šarži do informačního systému, by mohla ihned zjistit, jaké typ šarže má sestavovat dále.
6. ZHODNOCENÍ PŘÍNOSU NAVRHOVANÝCH ŘEŠENÍ V závěrečné části byl proveden výpočet časové náročnosti zpracování zakázek ve stávajícím a nově navrhovaném řešení. Pro dosazování byly využity hodnoty časů z provedené chronometráže. Výsledky srovnání znázorňuje Graf 6-1. Graf 6-2 Porovnání časových náročností činností (součty za celé oddělení) Z grafu je dobře patrné, že největší přínos z hlediska časové náročnosti by přineslo zavedení elektronické tvorby šaržovní průvodky cca. 160 minut. Další významný přínos by pak mělo rozdělení centrálního dopravníku a nové prostorové uspořádání s využitím metody CRAFT cca. 135 minut. Celkový přínos všech navrhovaných opatření je pak odhadován na zhruba 310 minut za jednu směnu při součtu úspor u všech pracovnic. ZÁVĚR A DOPORUČENÍ Cílem práce bylo analyzovat a následně optimalizovat (z časového hlediska) proces zpracování zakázek na oddělení přípravy výroby vrstev. Ukázalo se, že aplikace systémového myšlení, procesního přístupu, automatizace a metod průmyslového inženýrství může znamenat významné přínosy i v případech, kdy se na první pohled zdá, že již není možné nic dále zdokonalovat. PODĚKOVÁNÍ Rád bych poděkoval paní doc. Kleinové a Ing. Hithovi za profesionální vedení při tvorbě této práce a pracovnicím oddělení přípravy výroby vrstev za spolupráci. LITERATURA [1] Behún, M.: Analýza handlingu zakázek na oddělení přípravy výroby vrstev, Semestrální projekt, ZČU v Plzni, Plzeň, 2007. [2] Behún, M.: Analýza a optimalizace handlingu zakázek na oddělení přípravy výroby vrstev, Předdiplomní projekt, ZČU v Plzni, Plzeň, 2008. [3] Hamer, M., Champy, J.: Reengineering manifest revoluce v podnikání, Management press, Praha, 2000 [4] Líbal, V. a kol: Organizace a řízení výroby, SNTL, Praha, 1983. [5] www.rodenstock.com