Produkcja komórkowa (Cell/Cellular Manufacturing) to rozwiązanie ze spektrum Lean Manufacturing. Polega ona na wytwarzania podobnych produktów z wykorzystaniem tzw. komórek, które grupują operatorów, stacje robocze i sprzęt w jednym miejscu. Celem produkcja komórkowej jest organizacja hali produkcyjnej w taki sposób, aby zapewnić jak największą wydajność. Oto jej podstawowe założenia, zalety i wady.
Co to jest produkcja komórkowa?
Produkcja komórkowa to metoda organizacji procesu wytwarzania, organizująca stanowiska pracy w sposób umożliwiający przemieszczanie się komponentów i półproduktów z maksymalną prędkością. Metoda ma ponadto przyczyniać się minimalizacji strat produkcyjnych i skracać trasy ruchu wewnętrznego. System ma na celu zorganizowanie maszyn, narzędzi czy pojemników na części, w sposób zapewniający zoptymalizowany przepływ produkcji z jednej komórki do drugiej.
Komórki są zwykle zaprojektowane w ten sposób, aby pracowały według zasady przepływu jednej sztuki (one-piece flow). Umożliwia to szybką produkcję szerokiej gamy podobnych produktów, ponieważ poszczególne komórki można dostosowywać niezależnie od siebie. Nie ma potrzeby przestawiania całej, długiej linii montażowej za każdym razem, gdy zmienia się wariant zamawianego produktu.
Każda pojedyncza komórka jest samowystarczalną jednostką produkcyjną. W niektórych przypadkach komórka może wytwarzać artykuły od początku do końca, jednak najczęściej komórki są zorganizowane w taki sposób, że półprodukty z jednej komórki są kierowane do kolejnej, aż do uzyskania produktu gotowego.
Rozwiązania produkcji komórkowej najczęściej stosowane są w manufakturach, niewielkich zakładach specjalizujących się w wysoce spersonalizowanych artykułach. System ten często można również spotkać w zakładach produkujących elektronikę, przemyśle lotniczym czy motoryzacyjnym.
Produkcja komórkowa a tradycyjna
Produkcja komórkowa od tradycyjnej różni się pod wieloma istotnymi względami, takimi jaki:
Układ hali produkcyjnej
Podczas gdy w tradycyjnych środowiskach produkcyjnych procesy zorganizowane są w sposób liniowy, w formie długich linii produkcyjnych, w produkcji komórkowej operacje są zorganizowane w samodzielne i bardziej niezależne jednostki produkcyjne.
Dostosowywanie produktu
Tradycyjne linie produkcyjne zaprojektowane są do wytwarzania standardowych produktów w dużym nakładzie. Produkcja komórkowa wykorzystywana jest natomiast do wytwarzania produktów w wielu różnych wariantach. Przykładowo, każda komórka robocza może być odpowiedzialna za pojedynczy podzespół używany w produkcie, a następnie takie podzespoły są łączone w celu uzyskania konkretnego wariantu produktu.
Decyzyjność pracowników
W tradycyjnych systemach produkcji stosowana jest silnie hierarchiczna struktura zarządzania, w której podejmowanie wszelkich decyzji opiera na odpowiednich szczeblach (brygadzista, kierownik zmiany, dyrektor). W produkcji komórkowej pracownicy każdej komórki są przeszkoleni i uprawnieni do podejmowania szerszego spektrum decyzji, które mogą przyczynić się do zwiększenia wydajności w ich własnej komórce roboczej.
Przezbrojenia
W tradycyjnej produkcji dostosowywanie linii do wytwarzania innego artykułu (lub jego wariantu) jest często bardzo czasochłonne. W produkcji komórkowej czasy przezbrajania są znacznie krótsze, ponieważ każde ogniwo jest już wyspecjalizowane i gotowe do wytwarzania konkretnych wariantów.
Projektowanie gniazd produkcyjnych
We współczesnych, dobrze zaprojektowanych komórkach roboczych wszystko, począwszy od wyboru narzędzi i ich położenia, przez liczbę i kolejność wykonywanych czynności, aż po rodzaj stosowanych nośników, jest dokładnie przemyślane pod kątem optymalizacji. Wiele komórek projektuje się w sposób modułowy, tak aby stacje robocze można było łatwo rekonfigurować w przypadku zmian związanych np. z sezonowymi zmianami popytu.
Projektowanie komórki produkcyjnej uwzględnia przede wszystkim takie kwestie jak.:
Produkt
Organizacja komórek w dużej mierze zależy od tego, czy będą w nich wytwarzane produkty gotowe czy półprodukty. W tym drugim przypadku organizacja komórek musi uwzględniać trasy, którymi będzie podążał półprodukt w kolejnych etapach przetwarzania.
W sytuacji, gdy dana komórka wytwarza produkt gotowy, warto sięgnąć po metodę tworzenia zestawów (kitting). Polega ona na przygotowaniu, już w magazynie, pełnego zestawu komponentów i materiałów potrzebnych do wyprodukowania danego towaru. Gotowy zestaw trafia następnie na stanowisko produkcyjne. Takie podejście może znacząco uprościć proces zaopatrzenia stanowisk produkcji montażowej. Dzięki niej, zakład może efektywnie realizować spersonalizowaną produkcję jednostkową.
Proces produkcji
Osoby projektujące systemy produkcji komórkowej często korzystają z mapowania procesów, aby uzyskać pełne zrozumienie każdego etapu wytwarzania. Pomaga to obliczyć liczbę maszyn, pracowników, rodzaj narzędzi i części potrzebnych w procesie produkcji. Projektowanie systemu komórkowego obejmuje również ustalenie optymalnej wielkości partii, a także kolejność etapów procesu wytwarzania.
Logistyka
Organizacja logistyki jest jednym z kluczowych etapów projektowania komórkowego systemu produkcyjnego. Etap ten obejmuje sposób rozplanowania komórek, czy też rodzaj używanych nośników, tak, aby jak najlepiej odpowiadały zasadom ergonomii. Organizacja logistyki obejmuje także sposób, w jaki surowce i półprodukty są dostarczane do komórki i przygotowywane do użycia, a także sposób opuszczenia komórki i ich dalszą podróż.
Układ komórek
Mając na uwadze powyższe uwarunkowania, przystąpić można do określenia optymalnego układu komórek. Wśród możliwych rozplanowań można wyróżnić następujące układy:
- Liniowy – stacje robocze ułożone są w sposób przypominający małe linie montażowe. Prace przebiegają w określonej kolejności, a każda stacja robocza dodaje kolejną wartość do półproduktu.
- Klatka – konfiguracja klatki kształtem przypomina okrąg lob owal. Wewnątrz takiego układu zazwyczaj znajduje się tylko jeden pracownik. Układ ten stosuje się w sytuacji, gdy produkt wymaga kilkukrotnej obróbki na kilku różnych maszynach.
- W kształcie litery U – w tym przypadku stacje robocze ułożone są w kształt litery U. Takie rozwiązanie ogranicza przestrzeń, którą pokonują półprodukty przed osiągnieciem gotowości, a także ułatwia komunikację i współpracę między pracownikami.
- W kształcie litery T – organizacja stacji w kształt litery T jest często stosowana przy produktach wymagającej dwóch różnych źródeł produkcji w toku. Podzespoły są produkowane na ramienicach litery T i zbiegają się w jednym miejscu w celu montażu końcowego.
- W kształcie litery S i Z – stacje robocze ułożone w kształt litery S i Z stosowane są w celu ominięcia fizycznych przeszkód na hali produkcyjnej. Może to być np. kolumna podtrzymująca dach obiektu lub ciężka maszyna, której przemieszczanie byłoby niepraktyczne lub niemożliwe.
Zalety produkcji komórkowej
Produkcja komórkowa ma wiele zalet, pod warunkiem, że zostanie skrupulatnie zaprojektowana i zoptymalizowana pod kątem realizowanych procesów. Korzyści produkcji komórkowej to m.in.:
- lepsza komunikacja i współpraca pomiędzy pracownikami;
- krótsze czasy i ilości przezbrojeń;
- skrócone czasy realizacji zamówień;
- znacznie mniejsze zapasy produkcji w toku;
- mniejsze potrzeby co do przestrzeni produkcyjnej, co przekłada się na niższe koszty budowy lub wynajmu hali;
- szybsza identyfikacja wad i mniejsza ilość strat produkcyjnych;
- idea ciągłego doskonalenia jest silnie zakorzenione w produkcji komórkowej, ponieważ każda komórka produkcyjna stara się indywidualnie optymalizować swoje procesy i zmniejszać marnotrawstwo.
Wady i ograniczenia produkcji komórkowej
Produkcja komórkowa dobrze sprawdza się w systemie przepływu pojedynczej sztuki, w wytwarzaniu jednostkowym i małych partii. Posiada ona jednak też pewne ograniczenia i wady:
Wykorzystanie sprzętu – w produkcji komórkowej maszyny i narzędzia mogą osiągać relatywnie niższy stopień wykorzystania. Pogarsza to wskaźniki ROI, co jest szczególnie dotkliwe w przypadku kosztownego wyposażenia.
Wąskie gardła – w praktyce często zdarza się, że w obrębie danej komórki znajduje się tylko jedna maszyna danego typu. Jeśli ulegnie ona awarii, cała komórka staje się dysfunkcyjna. W przypadku produkcji komórkowej łatwo zatem o wąskie gardła powstałe wskutek awarii. Szczególnie istotna, wobec tego, jest sprawność zakładowych służb utrzymania ruchu.
Zarządzanie produkcją – planowanie produkcji czy zakupów dla systemów komórkowych jest bardziej złożone w porównaniu z klasyczną produkcją procesową i seryjną. Wiele firm wykorzystuje do tego hybrydowe środowiska produkcyjne, w których komórki zasilają tradycyjne linie produkcyjne. Wybrane oprogramowanie do planowania produkcji musi być w stanie płynnie obsłużyć oba te rozwiązania.
Źle zaprojektowane komórki – komórki, których stacje robocze są ułożone i zorganizowane w niewłaściwy sposób mogą zwiększać nieefektywność i marnotrawstwo, zamiast je eliminować.
