Na finalny koszt produktu wpływ mają trzy główne czynniki: wartość zużytych materiałów bezpośrednich, koszty związane bezpośrednio z produkcją oraz „inne koszty poniesione w związku z doprowadzeniem produktu do postaci i miejsca, w jakich się znajduje w dniu wyceny”. W zależności od branży, w jakiej funkcjonuje przedsiębiorstwo, procent, jaki w kalkulacji zajmuje dany czynnik, może być różny. Dla jednych największym kosztem będą półprodukty, dla innych energia wykorzystywana do produkcji a jeszcze inni największe obciążenie będą odczuwali przez proces produkcyjny. Ty natomiast jako inżynier procesu powinieneś w głównej mierze skupić się na optymalizacji tych kosztów, na który masz największy wpływ. Jednym z najważniejszych jest optymalny, pod kątem wykorzystania zasobów, proces produkcyjny. Najlepszą drogą do jego osiągnięcia jest balansowanie linii produkcyjnych.

Obraz autorstwa freepik

Balansowanie linii produkcyjnej to działanie mające na celu znalezienie optymalnego sposobu wykorzystania zasobów ludzkich w obrębie danej linii produkcyjnej. Aby wyjaśnić to enigmatyczne zdanie, tak naprawdę należy zacząć od podstaw projektowych. Jako inżynier procesu określasz na podstawie danych oraz liczb, jak ma wyglądać przyszła linia produkcyjna. W tym miejscu nie jest istotne czy będzie ona wykorzystywała maszyny półautomatyczne, w pełni automatyczne czy manualne praski, istotne natomiast jest to, jaka jest największa roczna ilość (production peak), którą ta linia będzie musiała „wypluć”. Wartość tę następnie będziesz musiał delikatnie „obrobić”. Musisz więc sprawdzić, jaki masz standardowy odrzut na liniach, ile czasu przeciętnie zajmuje serwis, jaka jest średnia efektywność na produkcji, jaki jest flex u danego klienta, w jakim trybie pracuje Twoja fabryka (2/3 zmiany a może 4 brygady). Po wzięciu tych czynników pod uwagę jako rezultat tej kalkulacji powinieneś otrzymać liczbę mówiącą o tym, jaki czas cyklu powinna mieć Twoja linia, aby zagwarantować 100% dostaw.

Na podstawie czasu cyklu określasz jako inżynier procesu sposób produkcji. Dla ułatwienia jako przykład załóżmy, że wykalkulowałeś 60 sekund, ze względu na technologię będziesz potrzebował 5 maszyn produkcyjnych półautomatycznych. W idealnym przypadku chciałbyś, aby produkcja wyglądała tak:

Niestety życie jest brutalne i nigdy nie będzie to wyglądało w taki sposób. Zazwyczaj wygląda to tak:

W tym przypadku pojawia się pojęcie „wąskiego gardła”, czyli procesu produkcyjnego, który jest najwolniejszy i on wyznacza Twój czas cyklu. Twój proces nie ma możliwości wyprodukować większej ilości sztuk, niż jesteś w stanie wyprodukować, na stanowisku gdzie ono występuje. Z tego powodu, musisz z największą uwagą przeanalizować proces i znaleźć optymalny sposób produkcji. Musisz wykorzystać linię produkcyjną z maksymalną wydajnością, ale angażując w produkcję jak najmniej osób. Na tym polega balansowanie linii produkcyjnej.

Tutaj odpowiedź jest krótka. Zawsze. Twoja produkcja powinna być zbalansowana zawsze. Tylko wtedy Twoja firma zarabia maksymalną możliwą ilość pieniędzy. No bo umówmy się, głupio jest nie zarabiać maksymalnej możliwej ilości pieniędzy, zwłaszcza jeżeli mamy możliwość to robić.
Teraz trochę poważniej. W poprzednim akapicie „zaprojektowałeś” swoją linię produkcyjną na największe zapotrzebowanie klienta. W tym przypadku musisz odpowiedzieć sobie na pytanie, czy to zapotrzebowanie wystąpi zawsze? No nie wystąpi. Należałoby zatem znaleźć również optymalne rozwiązania na wypadek mniejszych wywołań. Można to wykonać na naprawdę wiele sposobów:

1. Korzystanie z linii produkcyjnej tylko na części zmian.
2. Produkowanie na magazyn.
3. Używanie jednej linii produkcyjnej do produkcji kilku wyrobów – przezbrajanie.
4. Rozbudowa linii produkcyjnej wraz z rozwojem projektu.
5. Optymalizacja ilości ludzi na linii produkcyjnej.

Designed by macrovector / Freepik

Każde z powyższych ma swoje wady i zalety. Patrząc, chociażby na punkt pierwszy, w tym wypadku moim zdaniem największym ryzykiem jest nierozwijanie kompetencji pracowników produkcyjnych na wszystkich zmianach. Jeżeli tylko jedna ekipa będzie miała wyszkolonych na danym projekcie monterów, istnieje potencjalne ryzyko ogromnej ilości wad w przypadku rozszerzenia produkcji na inne zmiany. Produkcja na magazyn z kolei może spowodować zaistnienie obsoletów. Aczkolwiek samo zamrożenie kapitału już jest karygodne. Używanie jednej linii produkcyjnej dla wielu wyrobów brzmi naprawdę sensownie. Jest tylko jeden problem, możemy poruszać się tutaj tylko w obrębie jednej rodziny produktów, a na domiar złego żaden przepływ procesu nie będzie odpowiednio zoptymalizowany. Jeżeli coś ma działać dla wszystkich, to nie działa dla żadnego. Rozbudowa linii produkcyjnej wraz ze zwiększającymi się zamówieniami może najzwyczajniej w świecie nie być zaakceptowana przez klienta. Pozostaje nam więc ostatnie działanie. I przyznam się tutaj szczerze, że jest to moje ulubione rozwiązanie tego problemu.

Kiedy w projekcie dochodzisz do etapu zwolnienia produkcji seryjnej tzw. SOP (Start of production), wizytujesz swojego klienta. Po udanym audycie najczęściej pojawiają się pierwsze wywołania produkcyjne, następuje faza Ramp Up (granatowa na zdjęciu), następnie stopniowy wzrost oraz faza dojrzałości i na koniec tzw. phase out.

www.twi-global.com

Aby Twoja linia produkcyjna nie była dla Ciebie balastem, a dla firmy przynosiła zysk w każdej z powyższych faz, Ty jako inżynier procesu możesz zaproponować rozwiązanie, które będzie korzystne z większości punktów widzenia. Tym rozwiązaniem jest optymalizacja ilości ludzi na linii produkcyjnej. Dzięki temu spełnisz zapotrzebowania klienta, zachowasz umiejętności produkcyjne monterów na wszystkich zmianach, nie obciążysz magazynu, zagwarantujesz rozwój umiejętności serwisowych specjalistów UR, sprawisz, że produkcja będzie elastyczna. Pytanie jak?

W bardzo prosty wręcz trywialny sposób:

• Proces 1 – 41 s.
• Proces 2 – 60 s.
• Proces 3 – 51 s.
• Proces 4 – 12 s.
• Proces 5 – 30 s.

Dla największych zapotrzebowań produkcyjnych musisz mieć na linii 3,2 osoby. Problem jest taki, że nie da się postawić 0,2 osoby na linii. Zatem musisz postawić tam 4 osoby. Sam fakt pracy na pełną parę sprawia więc, że Twoja produkcja jest efektywna w  81%. Brzmi naprawdę tragicznie. Skąd to obliczenie? Czas przepływu sztuki przez linię produkcyjną to 194 sekundy. Tyle czasu zajmuje jednej osobie (teoretycznie) produkcja jednej sztuki. W ciągu zmiany (450 min), jedna osoba wyprodukuje zatem 139 sztuk wyrobu. Jeżeli ustawisz tam dwie osoby, linia produkcyjna wyprodukuje sztuk 264. Efektywność produkcji spadła ze 139 sztuk na osobę, do 132 sztuk na osobę, jest to spadek o 5%. A nawet nie zaczęliśmy jeszcze produkować. W przypadku 4 osób linia wyprodukuje 450 sztuk, daje to 112,5 sztuki na osobę, czyli efektywność na poziomie 81%. Dla 3 osób produkcja wyniesie 380 sztuk, a efektywność 91%.

Jak widzisz, samą ilością ludzi na linii produkcyjnej jesteś w stanie diametralnie zmniejszyć efektywność swojej produkcji! Musisz mieć to na uwadze, zwłaszcza gdy jesteś wyposażony w narzędzia ustawiające priorytet „routingu – marszruty”, na przykład SAP.

Jesteś przecież inżynierem, umiesz dodawać, odejmować, mnożyć i dzielić. Zastanawiasz się w tym miejscu, czy przypadkiem nie da się wyprodukować trochę więcej, niż tylko 380 sztuk w 3 osoby. Sprawdzasz więc, ile czasu owi pracownicy stoją bezczynnie na linii produkcyjnej podczas produkcji. Na zmianę, każda z osób powinna pracować przez 450 minut – 27 000 sekund.

Osoba nr 1 – wykonuje proces pierwszy oraz piąty, pracuje więc 26 980 sekund podczas zmiany, 20 sekund czeka.

Osoba nr 2 – wykonuje proces 2, pracuje więc 22 800 sekund podczas zmiany, czeka 4 200 sekund

Osoba nr 3 – wykonuje proces trzeci oraz czwarty, pracuje więc 23 940 sekund podczas zmiany, 3 060 sekund czeka.

Powyższe wyliczenia są czysto teoretyczne, wiem doskonale, że powinienem tutaj dołożyć wymianę komponentów, przygotowanie kartonów, obsługę SAP itd. Wszystko robię po to, aby przykład był łatwiejszy do zrozumienia.

Mając powyższe informacje, zastanawiasz się, czy nie da się tak zamieszać kijem w tej kałuży, aby wykorzystać pracowników trochę efektywniej.

No jasne, że się da!

Możesz tutaj wprowadzić rutynę pracy. Pracownicy mogą wykonywać na zmianę pewne procesy, a pomiędzy stanowiskami buforować półprodukty, robiąc je „na górkę”. Twoim celem powinna być taka organizacja pracy ludzi na linii produkcyjnej, aby jak najbardziej zbliżyć się do czasu wąskiego gardła. Tylko w takim przypadku efektywność produkcji będzie na należytym poziomie. Przykładem może być rutyna jak na poniższej grafice:

Powyższa rutyna polega na dodaniu do procesu jednej zmiany. W pierwszym wydaniu Twojego procesu pracownik nr 1 produkował na stanowisku pierwszym oraz ostatnim wszystkie sztuki. Po zmianie pracownik ten produkuje 6 sztuk na stanowisku pierwszym oraz 5 sztuk na stanowisku ostatnim. Szóstą sztukę na ostatnim stanowisku produkuje pracownik nr 2. Dzięki temu Twoja rutyna wynosi 396 sekund, podczas których produkujemy 6 sztuk, na zmianę będziesz sumarycznie wypluwać z linii 409 sztuk. O 29 sztuk więcej niż w bazowym scenariuszu. W tym momencie efektywność pracy 3 ludzi na linii zamiast 91% wynosi blisko 98%. Przygotowując podobną rutynę dla 2 osób, jesteś w stanie tak zbalansować produkcję, aby niezależnie od fazy, w której znajduje się projekt (patrz akapit 1). Zawsze produkować z prawie 100% efektywnością.

Jest takie powiedzenie po angielsku „Dead on arrival”, w skrócie DOA. Oznacza, jak się domyślasz, osobę, która została dostarczona do szpitala już martwa. Jako inżynier z 10-letnim doświadczeniem, patrząc na niektóre procesy, sposób ich zaplanowania i złożenia w linię produkcyjną, a na końcu sposób planowania produkcji, jedyne co mi przychodzi do głowy to właśnie DOA. Te procesy są na wejściu nieefektywne, źle zaplanowane. Aby być pewnym sukcesu, na każdym etapie projektowania procesu produkcyjnego, a następnie przekuwania tego w linię produkcyjną musisz brać pod uwagę poziom efektywności, jaki chcesz osiągać na linii. Sam uważam, że balansowanie linii produkcyjnej w sposób opisany powyżej jest w stanie zawsze podnieść efektywność linii produkcyjnej.

Uwaga!

Odbywa się to w sposób całkowicie bez kosztowy. Nie inwestujesz nic, oprócz swojego czasu w to, aby efektywność wzrosła diametralnie! W naszym przypadku uzyskaliśmy 29 sztuk na zmianę, licząc produkcję na 3 zmiany w przeciętnie 251 dni w roku, zyskujemy 21 837 darmowych sztuk. Po szybkiej kalkulacji wychodzi nam, że zyskaliśmy 19-dniową produkcję za darmo. Czy naprawdę muszę odpowiadać, jakie są korzyści z poprawnego balansowania?

PS. Największa optymalizacja, jaką kiedykolwiek wyliczyłem, była redukcją HC na linii z 20 na 16 osób. Wszystko za pomocą powyższego sposobu. W przypadku 3 zmianowej produkcji firma mogła zaoszczędzić na jednej linii produkcyjnej 12 osób. Czy to dużo, czy mało? Każdy z was niech sam sobie odpowie.