Produkcja potokowa (przepływowa, rytmiczna) i niepotokowa (gniazdowa, komórkowa) to dwie podstawowe formy organizacji produkcji. Czym cechują się te modele? Jakie zalety i wady posiadają? Czym kierować się, dokonując między nimi wyboru?
Produkcja potokowa – zasady działania
Produkcja przepływowa to metoda produkcji, w której duże ilości produktu przemieszczają się w sposób ciągły między stanowiskami bez zatrzymywania się i bez oczekiwania. Każdy pracownik wykonuje jedno konkretne zadanie, kończy je i natychmiast przekazuje produkt następnej osobie. Bez opóźnień i gromadzenia części pomiędzy etapami. W przypadku zautomatyzowanych procesów, jedna maszyna przekazuje produkt kolejnej.
O efektywności produkcji przepływowej decydują przede wszystkim:
Ciągły, niezakłócony ruch materiałów – części i materiały powinny być w ciągłym ruchu. Środkiem transportu mogą być przenośniki taśmowe na liniach montażowych, automatycznie sterowane pojazdy lub po prostu pracownicy przenoszący przedmioty na stanowiska pracy.
Standaryzowane procesy – każda operacja produkcji przepływowej przebiega identycznie za każdym razem. Żadnych zmian, żadnych skrótów. Taka spójność zapewnia przewidywalność jakości produktu i zapobiega opóźnieniom na jednym stanowisku roboczym i blokowaniu całej linii. Pozwala to również producentowi wykorzystać efekt skali, gdzie ceny towarów spadają wraz ze wzrostem ilości produktów.
Zrównoważenie czasu – każde stanowisko robocze powinno potrzebować mniej więcej tyle samo czasu na wykonanie swojego zadania. W przeciwnym razie powstają wąskie gardła, które blokują wszystkie dalsze etapy, opóźniając ukończenie produkcji wyrobów gotowych.
Kluczem do sukcesu w produkcji potokowej jest wytwarzanie wielu identycznych produktów i utrzymanie ich jakości poprzez rozbicie pracy na proste, powtarzalne kroki. Takie podejście sprawdza się doskonale w montażu samochodów, przetwórstwie i pakowaniu żywności oraz produkcji elektroniki. Nie sprawdza się natomiast w przypadku produkcji niestandardowej, ani też w przypadku produktów specjalistycznych o niskich wolumenach.
Potokowy system produkcji – korzyści dla przedsiębiorstwa
Koszty operacyjne – po wdrożeniu produkcji potokowej spadają one zazwyczaj o 15-25%. Taki model produkcji eliminuje straty na wiele sposobów – oznacza mniej manipulacji materiałami, lepsze wykorzystanie sprzętu, mniej problemów z jakością.
Szybsze wytwarzanie – w przypadku większości operacji czas produkcji spada o 50-70% w porównaniu choćby z produkcją wsadową. Produkcja potokowa oznacza koniec częstych cykli „start-stop”, w których proces produkcji zatrzymuje się między kolejnymi partiami. W podejściu potokowym, każdy komponent jest dostarczany zgodnie z rygorystycznym harmonogramem just-in-time dla każdego stanowiska roboczego.
Poprawa jakości produktu – wskaźniki defektów przy zastosowaniu produkcji potokowej często spadają, ponieważ problemy jakościowe są natychmiast wykrywane. Przejrzysty proces umożliwia natychmiastową kontrolę jakości i wykrywanie błędów..
Wysoka wydajność – dzięki modelowi produkcji potokowej poprawia się wykorzystanie sprzętu. Maszyny pracują stabilnie, zamiast stać bezczynnie między realizacją kolejnych partii. Zmniejsza się również czas oczekiwania dla pracowników.
Wyzwania produkcji potokowej
Wysokie koszty początkowe – wdrożenie produkcji potokowej wiąże się z wysokimi kosztami. Uruchomienie linii produkcyjnych może wymagać znacznych inwestycji początkowych: specjalistycznego sprzętu, systemów automatyki, modyfikacji funkcjonowania zakładu.
Ograniczona elastyczność – zmiana produktów jest trudna i kosztowna, ponieważ wszystko jest zoptymalizowane pod kątem jednego, konkretnego procesu produkcyjnego. Zmiany rynkowe lub prośby klientów o modyfikacje są trudniejsze do adaptacji.
Podatność na awarie – w przeciwieństwie np. do procesów wsadowych, awarie pojedynczych punktów powodują zatrzymanie całego toku produkcyjnego. Konsekwencją opóźnień na jednej stacji jest zatrzymanie całej linii produkcyjnej.
Czynnik ludzki – czynnik ludzki pozostaje jedną z największych zmiennych w każdej transformacji produkcyjnej. Pracownicy potrzebują czasu na rozwinięcie umiejętności obsługi systemów zautomatyzowanych. Niektórzy pracownicy doświadczają problemów z wysokim stopniem monotypii, która jest charakterystyczna dla produkcji potokowej.
Dzięki rosnącej dostępności automatyzacji, systemów monitorowania w czasie rzeczywistym i wydajnego oprogramowania produkcyjnego, nawet mniejsi producenci mogą coraz częściej stosować efektywne, potokowe procesy produkcyjne.
Produkcja niepotokowa – zasady działania
Produkcja niepotokowa (gniazdowa, komórkowa) polega na wytwarzania podobnych produktów z wykorzystaniem tzw. gniazd, które grupują operatorów, stacje robocze i sprzęt w jednym miejscu. Celem produkcji gniazdowej jest organizacja hali produkcyjnej w taki sposób, aby zapewnić jak największą wydajność. Oto jej podstawowe założenia, zalety i wady.
Produkcja gniazdowa to metoda organizacji procesu wytwarzania, organizująca stanowiska pracy w sposób umożliwiający przemieszczanie się komponentów i półproduktów z maksymalną prędkością. Jej rozwiązania mają przyczyniać się do 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 jednego gniazda do drugiego.
Gniazda 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.
Każde pojedyncze gniazdo 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 niepotokowej 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.
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 dane gniazdo 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 gniazdowej 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 gniazd produkcyjnych
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.
Niepotokowy system produkcji – korzyści dla przedsiębiorstwa
Produkcja gniazdowa 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 mniejsze 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 niepotokowej
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 gniazdowej 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 gniazdowych 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 gniazda – gdy stacje robocze są ułożone i zorganizowane w niewłaściwy sposób mogą zwiększać nieefektywność i marnotrawstwo, zamiast je eliminować.
Porównanie produkcji potokowej i niepotokowej
Produkcja gniazdowa od potokowej różni się pod wieloma istotnymi względami. Do najważniejszych różnic należą:
Układ hali produkcyjnej
Podczas gdy w potokowych środowiskach produkcyjnych procesy zorganizowane są w sposób liniowy, w formie długich linii produkcyjnych, w produkcji gniazdowej operacje są zorganizowane w samodzielne i bardziej niezależne jednostki produkcyjne.
Dostosowywanie produktu
Potokowe 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 potokowych systemach produkcji stosowana jest silnie hierarchiczna struktura zarządzania, w której podejmowanie wszelkich decyzji opiera na odpowiednich szczeblach (brygadzista, kierownik zmiany, dyrektor). W produkcji gniazdowej 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 produkcji potokowej dostosowywanie linii do wytwarzania innego artykułu (lub jego wariantu) jest często bardzo czasochłonne. W produkcji gniazdowej czasy przezbrajania są znacznie krótsze, ponieważ każde ogniwo jest już wyspecjalizowane i gotowe do wytwarzania konkretnych wariantów.
Podsumowanie
Wybór metody realizacji produkcji podyktowany jest specyfiką produktu, cechami przedsiębiorstwa i doświadczeniami kadry zarządzającej. Zarówno schemat potokowy jak i niepotokowy posiadają wiele istotnych zalet jak i ograniczeń. Ich dogłębna znajomość pomaga podjąć optymalną dla danego przypadku decyzję.
