Ladislav Kocmánek
Analýza a návrhy na zlepšení výrobního systému
Bakalářská práce
Ostrava 2021
Ladislav Kocmánek
Analýza a návrhy na zlepšení výrobního systému
Analysis and Proposals for
Improving the Production System
Bakalářská práce
Vedoucí práce:
Ing. Ivana Šajdlerová, Ph.D.
Ostrava 2021
2 Bibliografický záznam
Autor: Ladislav Kocmánek
Název práce: Analýza a návrhy na zlepšení výrobního systému Studijní program: B2341 Strojírenství
Vedoucí práce: Ing. Ivana Šajdlerová, Ph.D.
Akademický rok: 2020/2021 Počet stran: 61
Klíčová slova: štíhlá výroba, mapování výrobního toku, analýza, úzké místo
3 ANOTACE BAKALÁŘSKÉ PRÁCE
KOCMÁNEK, L. Analýza a návrhy na zlepšení výrobního systému: Bakalářská práce. Ostrava: VŠB – Technická univerzita Ostrava, Fakulta strojní, Katedra mechanické technologie, 2021, 61 s. Vedoucí práce: Šajdlerová, I.
Bakalářská práce se zabývá analýzou a návrhy na zlepšení kapacit výrobního procesu sériové výroby ve vybrané společnosti. Pro rok 2021 je navýšení výrobních zakázek o 15 % a nedostatek kvalifikovaných zaměstnanců na trhu práce způsobují ještě větší nároky na zamezení plýtvání, zbytečné manipulace a odstranění nadbytečné výroby pro zrychlení času dodání produktů k zákazníkovi. Práce obsahuje analýzu výrobního plánu vybraného produktu, zmapování výrobního toku, času výroby a nalezení úzkých míst ve výrobě a mezioperačních zásobách. Pro nalezené klíčové problémy jsou zpracovány návrhy, které by měly vést k jejich eliminaci.
ANNOTATION OF BACHELOR THESIS
KOCMÁNEK, L. Analyses and Proposals for Improving for Production system: Bachelor Thesis. Ostrava: VŠB – Technical University of Ostrava, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Mechanical technology, 2021, 61 p. Thesis head: Šajdlerová, I.
The bachelor thesis deals with the analysis and proposals for improving the capacity of the production process of serial production in the choose company. In plan for 2021 is increase customer order by 15 % and the lack of qualified employees in the labor market causes even greater demands to avoid waste and waste manipulation and eliminate excess production to speed up the time of delivery of products to the customer.
The thesis contains an analysis of the production plan of the selected product, mapping the production flow, production time and finding bottlenecks in production and inter-operational stocks. Proposals are prepared for the found key problems, which should lead to their elimination.
4
Obsah
SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ ... 6
1 ÚVOD ... 7
2 OBECNÁ CHARAKTERISTIKA ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY ... 8
2.1 ZÁKLADNÍ POJMY... 8
2.1.1 Výroba ... 8
2.1.2 Rozdělení výroby ... 8
2.2 PLÝTVÁNÍ VE VÝROBNÍCH PROCESECH ... 9
2.3 ŠTÍHLÁ VÝROBA ... 10
2.3.1 Historie štíhlé výroby ... 10
2.3.2 Současnost štíhlé výroby... 11
2.3.3 Metody štíhlé výroby ... 11
2.4 KANBAN ... 12
2.5 MAPOVÁNÍ HODNOTOVÉHO TOKU ... 12
2.5.1 Aktuální stav ... 13
2.5.2 Budoucí stav ... 14
2.6 CELKOVÁ EFEKTIVNOST ZAŘÍZENÍ (OEE) ... 15
2.6.1 Ukazatele ovlivňující OEE ... 15
2.6.2 Výpočet OEE ... 16
2.7 DIAGRAM PŘÍČIN A NÁSLEDKŮ (ISHIKAWA DIAGRAM) ... 17
3 CÍLE PRÁCE ...18
4 PŘEDSTAVENÍ SPOLEČNOSTI A VÝROBKU ...19
4.1 ALFA BETA GROUP ... 19
4.1.1 Historie ... 19
4.1.2 Alfa Beta Group Česká republika ... 19
4.1.3 Rozdělení divizí ... 19
4.1.4 Výrobní závod v České republice ... 20
4.2 PRODUKT SPOLEČNOSTI ALFA BETA ... 21
4.2.1 Popis produktu ... 21
4.2.2 Využití produktu... 22
4.2.3 Výrobkové řady ... 23
4.3 VÝROBNÍ PROCES LINKY R360 A R360RD ... 24
4.3.1 Layout výrobní linky R360 ... 24
4.4 POPIS VÝROBNÍCH ČÁSTÍ ... 24
4.4.1 Výrobní část automaty ... 24
4.4.2 Výrobní část předmontáž ... 25
4.4.3 Výrobní část montáž ... 26
4.4.4 Ostatní část linky ... 26
5 ANALÝZA SOUČASNÉ SITUACE ...27
5.1 POŽADAVEK ZÁKAZNÍKA ... 27
5.1.1 Výrobní plán 2021 ... 27
5.1.2 Výpočet taktu operace ... 27
5.2 ZMAPOVÁNÍ VÝROBNÍHO TOKU POMOCÍ VSM ... 28
5.3 ČAS VÝROBY PRODUKTU ... 31
5.3.1 Celkový čas předmontáže ... 32
5.3.2 Celkový čas montáže ... 32
5.3.3 Celkový čas výroby produktu ... 33
5
5.3.4 Úzké místa ve výrobě ... 33
5.3.5 Mezioperační zásoby (WIP)... 36
6 VYHODNOCENÍ ANALÝZY ...37
7 NÁVRHY NA ZLEPŠENÍ ...39
7.1 NÁVRHY NA ODSTRANĚNÍ ÚZKÝCH MÍST VÝROBY ... 39
7.1.1 Automat pro výrobu spínacích zámků ... 39
7.1.2 Mazání a testování spínacího zámku ... 41
7.1.3 Nýtování Kernplatte komplet a pohyblivého kontaktu – EPSON 2 ... 41
7.1.4 Svařovací poloautomat na hlavní bimetal ... 42
7.1.5 Svařovací poloautomat pro magnetický systém ... 42
7.1.6 Kompletace magnetického systému ... 43
7.1.7 Taumelové nýtování Klemme ... 44
7.1.8 Svařovací automat cívek – EPSON 1... 44
7.1.9 Montážní kolotoč ... 45
7.1.10 Elektromagnetická a vysokonapěťová zkouška ... 46
7.1.11 Tepelné měření... 47
7.2 NÁVRHY NA SNÍŽENÍ MEZIOPERAČNÍCH ZÁSOB ... 48
7.2.1 Implementace kanban systému ... 48
7.2.2 Výpočet ceny dílců v zakladači ... 50
7.2.3 Čas na spotřebu ... 51
7.2.4 Přehled výsledků ... 52
8 CELKOVÉ ZHODNOCENÍ PŘÍNOSU PRÁCE ...53
8.1 AKTUÁLNÍ STAV NAVRHNUTÝCH ZLEPŠENÍ ... 53
8.2 ÚZKÁ MÍSTA VE VÝROBĚ ... 53
8.3 BUDOUCÍ STAV MEZIOPERAČNÍCH ZÁSOB ... 54
8.4 ZÁVĚREČNÁ KALKULACE PROJEKTU ... 56
9 ZÁVĚR ...57
SEZNAM LITERATURY ...58
PODĚKOVÁNÍ ...60
SEZNAM PŘÍLOH ...61
6
Seznam použitých zkratek a symbolů
5S Seiri, Seiton, Seiso, Seiketsu, Shitsuke
CT Cycle time Čas cyklu
C/O Changeover time Čas výměny
FIFO First In First Out První dovnitř, první ven
FMEA Failure Mode and Effects Analysis Analýza příčin a důsledků
FPY First Pass Yield Výtěžek prvního průchodu
JIT Just in time Právě včas
MČ Mezioperační čas
OEE Overall Equipment Effectiveness Celková efektivnost zařízení
PT Production time Výrobní čas
SMED Single Minute Exchange of Die Systematický proces pro minimalizaci časů přenastavení stroje
TPM Total Productive Maintenance Totálně produktivní údržba
TPS Toyota Production System Výrobní systém Toyota
VSM Value Stream Mapping Mapování toku hodnot
WIP Work in process Nedokončená výroba
7
1 Úvod
Na začátku 20 let 21. století stojí firmy, před velmi náročným úkolem, kterým je uspokojit požadavky svých zákazníků. Na první pohled relativně snadný úkol, který se může stát velkou noční můrou ředitelů a manažerů prospěšných firem. Pokud je firma na trhu se svým produktem úspěšná a získává čím dál více zakázek, nastane situace, kdy již z technické kapacity své výroby není schopna splnit požadavky zákazníků.
Pokud firma má představu o určitém objemu zakázek na následující rok a tento objem je nad technickou kapacitou výroby, musí razantně řešit, jak je schopna tuto kapacitu navýšit.
Prvním krokem může být, že se přejde na dvousměnný, třísměnný nebo nepřetržený provoz. Tyto kroky, ale kladou velké požadavky na lidské zdroje, které se projeví v nákladech na samotnou výrobu. Jelikož je v České republice velice nízká hodnota nezaměstnanosti, tak nábory a zaškolení nových zaměstnanců se mohou protáhnout na měsíce. Proto je nutné hledat jiné cesty.
Časově rychlejší může být zavádět ve výrobě prvky štíhlé výroby. Kompletní analýza výrobního procesu dokáže velice rychle odkrýt, kde má proces mezery či úzká místa. Mezery mohou být způsobeny plýtváním, špatně nastaveným procesem, nezkušeností pracovníku, nekvalitou materiálů a dalšími příčinami. Nutné je tyto příčiny z procesu odstranit a zvýšit si tím kapacitu. Pro odstranění příčin, lze použít další prvky štíhlé výroby, které nám zajistí rychlé a levné řešení.
Pokud nedojde k odstranění mezer či úzkých míst, tak firma není schopna splnit požadavky zákazníka.
Výsledkem se stanou zpožděné dodávky, možné penále z nedodržení termínů, ztráta důvěry, která může vést až ke ztrátě zákazníků a tím i následného poklesu zakázek.
V jedné úspěšné firmě na trhu s energetikou a elektrotechnikou tato situace nastala. Výroba každoročně roste a je nutné najít způsoby, jak ji zajistit, aby firma byla i na dále schopna uspokojivě plnit požadavky zákazníků, což je i cílem této bakalářské práce.
8
2 Obecná charakteristika řešené problematiky 2.1 Základní pojmy
Pro lepší pochopení pojmů štíhlé výroby a jejich dalších náležitostí, je nutné si popsat, co to výroba vůbec je a jaký má pro člověka smysl. V první části si bude objasněn pojem výroba a její druhy, na které navážou další kapitoly již s pojmy, které byly využity při praktické části práce.
2.1.1 Výroba
Výroba představuje v podniku činnost, která vzhledem k poptávce na trhu vytváří statky pro konečného spotřebitele. Tento pojem také představuje proces, při kterém dochází k transformaci výrobních faktorů (vstupů) na ekonomické statky a služby (výstupy). Tento proces je označen jako výrobní nebo transformační.
Výrobní proces lze tedy považovat za synonymum výroby. Celkový proces ve výrobě pomáhá k dosažení konečného produktu, kdy k procesu je potřeba nejen pracovní síla, ale jsou zde potřeba také podnikové zdroje, jako jsou výrobní linky, stroje a vybavení. Výroba vytváří podniku hodnotu, kterou podnik může využít pro nabití dalších prostředků [11].
2.1.2 Rozdělení výroby
Výrobu můžeme rozdělit:
• podle míry plynulosti procesu,
• podle rozeznání etapy výroby,
• v závislosti na množství a počtu druhů výrobků.
Podle míry plynulosti procesu:
1. Plynulá výroba je charakteristická pro nepřetržité provozy, které probíhají v noci, o víkendu a ve státní svátky. Tato výroba vyžaduje vetší množství zaměstnanců, kteří se musí střídat ve směnném provozu podle regulí zákoníku práce. Příkladem může být jaderná elektrárna.
2. Přerušovaná výroba se provádí v předem stanovených časech a je pro ni zcela běžné proces přerušit a pokračovat v jinou dobu = následující den. Tato výroba je snadnější na preventivní údržbu strojů, ale nevýhodou je protahování výroby a tím i vyšší náklady na samotný provoz.
Přerušovaná výroba je typická pro strojírenství [3].
Podle rozeznání etapy výroby:
1. Předvýrobní etapa je spojená s technickou přípravou výroby a nákupem materiálu.
2. Výrobní etapa je samotným výrobním procesem, z něhož následně vznikne konečný výrobek.
3. Povýrobní etapa zajišťuje expedici, dopravu či doručení výrobku k zákazníkovi [2].
9 V závislosti na množství a počtu druhů výrobků:
1. Kusová výroba se realizuje ve velmi malém množství nebo v jednotkách. Je spjata s vyššími náklady. Pokud se výroba řídí přímo pouze požadavky zákazníka, označujeme ji jako zakázková.
Podle opakovatelnosti se nadále rozlišuje na opakovatelnou či neopakovatelnou.
2. Sériová výroba se provádí v tzv. dávkách, kdy výroba stejného druhu výrobku je prováděna v opakovatelných sériích.
3. Hromadná výroba představuje výrobu jednoho výrobku, a to ve velkém množství. Tato výroba se vyznačuje ustáleným procesem. Díky automatizaci se z této výroby může stát fakticky plynulá výroba s nepřetržitým provozem [12].
2.2 Plýtvání ve výrobních procesech
Plýtvání je nejčastěji zmiňovaným termínem, který se objevuje ve zlepšovatelském týmu podniku. Určitý druh plýtvání se vyskytuje v každém procesu, ať už je to formou administrativní (např. příliš mnoho pracovníku, kteří podniku nepřidávají žádnou hodnotu), anebo se může vyskytovat určitou formou přímo ve výrobě (pohybové ztráty, nutné přestávky, opravy atd.).
Druhy plýtvání (obrázek 1), s nimiž se setkáváme nejčastěji, jsou:
• čekání,
• nadvýroba,
• přepracování,
• pohyb,
• přemisťování,
• zpracovávání,
• skladování,
• intelekt [9].
Obrázek 1 – 8 druhů plýtvání [15]
10
2.3 Štíhlá výroba
2.3.1 Historie štíhlé výroby
První náznaky štíhlé výroby lze pozorovat v počátcích 20. století ve výrobních závodech automobilů Henryho Forda, kde byla snaha o implementaci pásové linky a rozdělit práci na operátora, aby vykonával pouze jednu danou činnost a neztrácel čas zbytečnou manipulací. Jelikož metoda byla postavena na velkých objemech, vznikaly vysoké zásoby, nadvýroba, příliš velký tlak na skladování rozpracovaného materiálu.
Tyto kroky vedly k příliš velkému výskytu nekvality a nestabilnímu výrobnímu toku [5].
Po 2. světové válce se v Japonsku zrodilo synonymum štíhlé výroby, které se nazývá Toyota Production Systém (TPS). Zrození proběhlo v závodech Toyoty a inspiraci zaměstnanci hledali právě ve Fordových továrnách. Japonsko po 2. světové válce bylo zdemolováno a nemělo prostředky jak finanční, tak lidské.
Museli přijít na způsob, jak splnit cíle stanovené ředitelem bez těchto prostředků, o které se opíral právě Fordův systém [14].
Významným průkopníkem štíhlé výroby se stal až v 50. letech 20. století ve společnosti Toyota tehdejší manažer společnosti Taiichi Ohno. Jeho úkolem bylo v jednom výrobním závodě navrhnout a implementovat změny, které by pozitivně přispěly ke zvýšení produktivity, a zamezil tak k prostojům ve výrobním procesu.
On společně se svým týmem dokázal vymyslet a implementovat řadu inovací, kdy mezi nejvýznamnější patří výrobní systém Just-In-Time (JIT) a systém Jidoka, které se v pozdější době staly pilíři celého TPS [13].
JIT znamená, že díly na montážní lince se dostanou v tu chvíli, když jsou skutečně potřeba a pouze v množství, které je potřeba. Metoda je převzata z Fordových závodů. Jidoka se zase opírá o automatizaci s lidskou inteligencí. Hlavní faktor spočívá v tom, že stroj nebo linka je schopen rozlišit neshodu či problém při procesu a tento proces zastavit nebo přerušit. Tímto se zamezilo další neshodné produkce. Před touto automatizací, tyto neshody kontrolovali operátoři linky či stroje a museli hlídat, jestli během procesu nedochází k neshodě a stroj ručně zastavili [14].
Obrázek 2 – Dům sloužící základům TPS [12]
11
V České republice by se za počátky štíhlé výroby daly označit myšlenky Tomáše Bati. Ten ve 20. letech 20. století navštívil osobně Fordovy závody, kde hledal inspiraci. Poznatky z výrobního závodu v Americe později využil k rozsáhlé přestavbě výroby ve svých závodech. V pozdější době začaly české společnosti hledat inspiraci v Baťových závodech a aplikovaly určité prvky štíhlé výroby ve svých závodech [2].
2.3.2 Současnost štíhlé výroby
V současné době pokračuje vývoj štíhlé výroby formou zamezení plýtvání, nadvýroby a značnou měrou digitalizací výrobního systému. Podniky se snaží mít celkový proces nastaven, aby obsahoval pouze ty části, za které skutečně platí zákazník. Je kladen velký důraz na co nejvyšší využití místa a výrobních zařízení. Jsou zakládány Lean školící centra přímo ve firmách, ve kterých se provádí pravidelné školení zaměstnanců.
Hlavními školiteli těchto center jsou Master Black Belt, kteří školí nižší úrovně Lean systému. Jelikož Lean systém je postaven také na neustálém zlepšování, je nutné školení aktualizovat a vyvíjet dle aktuálních trendů a situace na trhu.
Obrázek 3 – Lean Six Sigma pyramida
2.3.3 Metody štíhlé výroby
Mezi nejčastěji aplikované metody štíhle výroby patří:
• kanban,
• mapování hodnotového toku,
• kaizen,
• TPM,
• SMED,
• poka yoke,
• 5S,
• jidoka,
• nástroje identifikace příčin vad (FMEA, Ishikawa diagram, atd.) atd.
MBB
Black Belt
Green Belt
Yellow Belt
White Belt
12
V práci jsou vysvětleny pouze ty metody, které byly použity při tvorbě analýzy a následné aplikaci zlepšovacích návrhů.
2.4 Kanban
Slovo „Kanban“ pochází z japonštiny a jeho překlad je chápán jako karta nebo štítek. Tento systém se používá přímo ve výrobním procesu, kde je důležitá včasná dodávka k zákazníkovi s jistotou zamezení nadvýroby v procesu. Jde o objednávání materiálu, který je momentálně ve výrobě potřeba. Funguje formou karty nebo štítku, na kterém je identifikace materiálu, počet v případě další potřebné informace [6].
V současné době přechází Kanban systém ze štítku nebo karty na modernější způsoby identifikace, kterými jsou QR kódy. Systémy jsou díky tomu více digitalizované a odpadá starost při změnách označení materiálu či opotřebování karet manipulací.
Obrázek 4 – Příklad QR kódu [17]
Pokud má Kanban ve společnosti dobře fungovat, je potřeba dodržovat následující zásady:
• pracovník pokračujícího pracoviště musí odebrat materiál z předchozího dle karty,
• výroba nebo dodání je prováděno na základě toho, co požaduje karta,
• nejsou-li na pracovišti žádné karty, nesmí se zahájit produkce,
• materiál a karty se společně pohybují vždy zpět,
• pracovník vždy 100 % odpovídá za kvalitu materiálu,
• k počátečnímu výpočtu počtu karet se postupně přechází ke snížení na optimální počet [1].
2.5 Mapování hodnotového toku
Mapování hodnotového toku – VSM (anglicky Value Stream Mapping) je ve své podstatě jednoduchým grafickým nástrojem, který popisuje aktuální stav výrobního procesu. Samotné mapování se dá aplikovat v administrativě nebo přímo ve výrobním procesu. Slouží k zachycení základních prvků procesů, toků a větvení jejich vzájemných vztahů – začátkem a konce procesu. Mapuje procesy, které přidávají výrobku hodnotu, i takové, které hodnotu nepřidávají. Mapování můžeme rozdělit na dvě částí, a to aktuální stav a budoucí stav [5].
13 2.5.1 Aktuální stav
Při tvorbě aktuální VSM se vychází z aktuálních dat přímo z výrobního procesu. K zmapování aktuálního stavu potřebujeme tyto údaje (obrázek 5):
a) PT – Production Time, výrobní čas:
• výrobní čas je získán z času stroje (takt stroje) nebo času operace. Pokud nejsou data k dispozici je nutné časy získat měřením přímo v procesu,
b) počet stanic:
• počet stanic, na kterých je prováděna jedna operace, c) CT – Cycle Time, celkový operační čas:
• celkový čas = výrobní čas/počet stanic, d) C/O čas – Changeover Time, čas výměny:
• čas, který je potřeba na výměnu přípravku po opotřebení, e) počet směn:
• na kolik směn se na operaci momentálně pracuje,
f) OEE – Overall Equipment Effectiveness, celková efektivnost zařízení:
• sledovaná efektivnost výrobního zařízení. Uvádí se u automatů, g) výkon:
• průměrný výkon dané operace získaný z výkonových listů operátorů. Uvádí se u poloautomatů a manuálních operací,
h) sdílené pracoviště:
• pokud jedno pracoviště slouží pro 2 a více operací, i) FPY – First Pass Yield, výtěžek prvního průchodu:
• průchodnost sledovaná u testovacích zařízení.
Obrázek 5 – Hodnoty z výrobního procesu
Pro kompletní vytvoření VSM je nutné získat i data mezioperačních zásob. Ty je nutné získat přímo ve výrobě podle skutečné situace. Je tedy nutné mezioperační zásoby zaznamenat v co nejkratší době. Jen tak se zjistí skutečný obraz mezioperačních zásob (obrázek 6):
14 a) počet kusů:
• skuteční stav rozpracovaných dílců mezi mapovanými operacemi, b) [s]:
• počet vteřin, který potřebuje následující operace pro spotřebu mezioperačních zásob, c) [dní]:
• počet dní, který potřebuje následující operace pro spotřebu mezioperačních zásob.
Obrázek 6 – Mezioperační zásoby mezi manuálními operacemi
2.5.2 Budoucí stav
Po získání veškerých informací se graficky znázorní aktuální stav výrobního procesu (obrázek 7). Tento stav díky grafickému vyjádření odkryje úzká místa ve výrobním procesu, stav mezioperačních zásob, nízkou produktivitu strojů a operátorů. Podle těchto údajů se vytvoří akční plán náprav, který by měl jednotlivé nedostatky výrobního procesu zmírnit či úplně odstranit.
Po aplikaci akčního plánu je vytvořena budoucí mapa, kde se všechny nápravy pozitivně promítnou a při porovnání mělo by být jasně vidět rozdíl oproti původní (aktuální) mapě. Vytváří vhodné podmínky pro následné zavedení Kaizen, který by měl být zaměřen především na problémy ovlivňující výkonnost procesu.
Nevýhodou VSM může být nezkušenost zpracovatelů a špatná aplikace ve výrobním procesu či nevhodný proces pro mapování.
Obrázek 7 – Ukázka VSM [20]
15
2.6 Celková efektivnost zařízení (OEE)
Pro získání celkové efektivnosti zařízení se používá celosvětově uznávaná metoda známá jako OEE. Tato metoda je nejčastěji používání pro získání účinnosti výrobního zařízení. Aplikace OEE je tedy nejlépe použít na automatické procesy či výrobní automaty. Nemusí sloužit pouze pro stroje či automaty, může být brána i jako ukazatel efektivnosti celého výrobního závodu. Často bývá brána jako metrika v TPM nebo štíhlé výrobě [16].
Ke stanovení výsledného OEE, je nutné sledovat tři důležité ukazatele, jakými jsou: výkon, kvalita a dostupnost. Koeficient tedy znázorňuje, za jak dlouho je stroj schopen vyrobit maximální počet kvalitních výrobků bez ztráty výkonu. Je tedy možné zavést ho v úzkém místě výrobního procesu [8].
2.6.1 Ukazatele ovlivňující OEE
Ukazatele, z nichž je vypočtena celková efektivnost zařízení jsou:
• dostupnost (availability),
• výkon (performance),
• kvalita (quality),
Dostupnost
Výrobní ztráty způsobené poruchami strojů nebo prostoji během oprav.
𝑑𝑜𝑠𝑡𝑢𝑝𝑛𝑜𝑠𝑡 = 𝑠𝑘𝑢𝑡𝑒č𝑛ý 𝑝𝑙á𝑛 𝑣ý𝑟𝑜𝑏𝑦
𝑝𝑙á𝑛𝑜𝑣𝑎𝑛ý č𝑎𝑠 𝑣ý𝑟𝑜𝑏𝑦 (2.1)
Výkon
Ztráty využití normované kapacity zařízení prezentující nižší výrobní takt. Může být způsoben nedojížděním materiálu k procesu či snížení výkonu stroje.
𝑣ý𝑘𝑜𝑛 = 𝑠𝑘𝑢𝑡𝑒č𝑛ě 𝑣𝑦𝑟𝑜𝑏𝑒𝑛é 𝑚𝑛𝑜ž𝑠𝑡𝑣í
𝑡𝑒𝑜𝑟𝑒𝑡𝑖𝑐𝑘𝑦 𝑣𝑦𝑟𝑜𝑏𝑒𝑛é 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑜𝑣𝑎𝑛é 𝑚𝑛𝑜ž𝑠𝑡𝑣í (2.2)
Kvalita
Kvalitou lze chápat podíl shodně vyrobených dílců z celkového množství. U novějších strojů jde nastavit, po kolika neshodách ve výrobním procesu se stroj automaticky zastaví a upozorní na problém obsluhu.
Obsluha po vyřešení problému, znovu stroj spustí. Tato metoda nám sice snižuje výkon stroje, ale předchází ke snížení OEE kvůli kvalitě.
𝑘𝑣𝑎𝑙𝑖𝑡𝑎 =𝑐𝑒𝑙𝑘𝑜𝑣é 𝑚𝑛𝑜ž𝑠𝑡𝑣í 𝑠ℎ𝑜𝑑𝑛ý𝑐ℎ 𝑣ý𝑟𝑜𝑏𝑘ů
𝑐𝑒𝑙𝑘𝑜𝑣é 𝑚𝑛𝑜ž𝑠𝑡𝑣í 𝑣š𝑒𝑐ℎ 𝑣ý𝑟𝑜𝑏𝑘ů (2.3)
16 2.6.2 Výpočet OEE
Samotný výpočet OEE je násobkem všech tří ukazatelů mezi sebou (obrázek 8):
𝑶𝑬𝑬 =𝒅𝒐𝒔𝒕𝒖𝒑𝒏𝒐𝒔𝒕∙𝒗ý𝒌𝒐𝒏∙𝒌𝒗𝒂𝒍𝒊𝒕𝒂∙ 100 [%] (2.4)
Obrázek 8 – Výpočet OEE
Výsledek je celková efektivnost zařízení, s kterou každá společnost již pracuje jinak. Pro stanovení hranice, jestli je zařízení pro podnik stále efektivní či nikoliv můžeme stanovit dle tabulky 1.
Tabulka 1 Limity efektivnosti výrobního zařízení
OEE Název Komentář
100 % Perfektní Zařízení bez vad = neexistuje 85 % Světová třída Skvěle efektivní zařízení = udržení OEE 60 % Průměrné Průměrné zařízení = pokusit se zvýšit OEE
40 % Nízké Nízké OEE = je nutná akce
20 % Velice neproduktivní Neproduktivní zařízení, na kterém je bezpodmínečně nutná akce
17
2.7 Diagram příčin a následků (Ishikawa diagram)
Tento diagram je dílem japonského odborníka Kaoru Ishikawy. Někdy je v podnicích a literatuře označovaný dle tvaru jako diagram rybí kosti. Je to velice významný nástroj pro rozbor všech příčin určitého následku (snížená efektivnost zařízení, problémy s kvalitou). Diagram lze celkově použít na všech úrovních v podniku, jelikož se jedná o nástroj předurčený k týmové práci [7].
Pokud se již v procesu vyskytne problém, který by šel Ishikawa diagramem vyřešit, je nutné jako první sestavit pracovní tým, který se na tvorbě bude podílet. Je dobré na pozvat kolegy s více oddělení jako jsou technologie, kvalita, výroba atd. Na prvním brainstormingu jsou členové týmu seznámeni s problémem, který je potřeba řešit [7].
Při tvorbě rybí kosti (obrázek 9) se začíná páteří ryby až na pravý konec, kde je stručně napsán problém, který je řešen. Následuje jednotlivé rozdělení kostí nahoru a dolu od páteře, kde jsou témata:
• lidé,
• metody,
• stroje,
• materiály,
• měření,
• prostředí,
• řízení,
• údržba.
Obrázek 9 – Příklad Ishikawa diagramu
Ke každému z témat se přidělují jednotlivé příčiny, které dává dohromady tým na základě svých zkušeností s výrobou. S takovýmto vytvořeným diagramem je trvale pracováno a je neustále aktualizován o nové poznatky. V rámci vyhodnocení nejdůležitějších příčin posuzovaného následku je vhodné využit Paretovu analýzu [7].
18
3 Cíle práce
Cílem práce je analyzovat výrobní proces elektrotechnických produktů ve firmě Alfa Beta, najít možnosti a návrhy na zlepšení výrobního procesu, aby nedocházelo k zbytečným výrobním ztrátám a plýtvání. Firma se pro rok 2021 potýká s nedostatečnou technickou kapacitou vůči zákaznickým požadavkům. Celkovým výsledkem práce by mělo být dosáhnutí technické kapacity vůči požadavkům zákazníka. K dosažení cíle by měly napomoci prvky štíhlé výroby, kterými se samotná firma poslední roky zabývá.
Získané výsledky a návrhy budou firmě prezentovány a všechny získaná data a nastavené procesy či metody budou firmě sloužit i pro budoucí využití.
Návrhy musí splňovat bezpečnostní a interní pravidla závodu a nesmí zhoršit současnou ergonomii pracovišť. Dále návrhy musí být reálně realizované s krátkou návratnosti počáteční investice. Časově a finančně náročnější úkoly budou brány v úvahu pouze v případech, kdy se nepodařil najít rychlý návrh.
Cíle by měly být splněny do konce první poloviny roku 2021, aby byly co nejméně ohroženy dodávky vůči zákazníkovi. Pokud některé cíle a návrhy nebudou splněny v tomto termínu, je nutné nastavit kontrolní mechanismy, které napomůžou naplnit cíle v co nejrychleji možném termínu.
Z důvodu anonymizace budou upraveny v bakalářské práci některé názvy, které se týkají společnosti a produktů.
19
4 Představení společnosti a výrobku 4.1 Alfa Beta Group
Alfa Beta Group je společnost s více než 100letou tradicí. Její podnikatelské aktivity jsou na trhu elektrotechniky pro energetiku, digitálního průmyslu a rozvoje elektromobility. Svojí činností a nabídkou služeb napomáhá ostatním firmám k digitalizaci a robotizaci svých výrobních závodů a tím šetří provozní náklady svých zákazníků s minimálními dopady na životní prostřední.
Hlavní sídlo se nachází v Evropě, ale její pobočky jsou ve více než sto zemích po celém světě. V minulém roce firma zaměstnávala více než 100 000 zaměstnanců. V České republice působí firma Alfa Beta Group jako společnost s ručením omezeným a zaměstnává tisíce zaměstnanců. Inženýrská, výzkumná a vývojová centra společně s výrobními závody jsou v několika lokalitách.
4.1.1 Historie
Historie společnosti Alfa Beta Group sahá až do konce 19. století, kdy působila na trhu elektrotechniky a během této doby přišla s řadou významných elektrotechnických inovací. Po sloučení byla nová společnost schopna lépe konkurovat na trhu s elektrotechnikou a jejím novým strategickým směrem se od začátku 21.
století kromě elektrotechniky stala automatizace a robotizace.
4.1.2 Alfa Beta Group Česká republika
I když je formálně Alfa Beta Group v České republice vedena od 90. let 20. století, její historie ve skutečnosti sahá do 70. let 20. století, kdy své aktivity na našem území začala provozovat evropská firma XYZ. Na konci minulého století Alfa Beta expanduje v rámci České republiky tím, že postupně skupuje české společnosti. Během několika let do těchto závodů investuje na modernizaci areálů a rozvoji zaměstnanců desítky milionů korun. Tyto investice zajistí lepší pracovní podmínky a nárůst vysoce talentovaných zaměstnanců, kteří se nadále podílí na vývoji firmy.
4.1.3 Rozdělení divizí
Firma je nyní rozdělena do 4 samostatných divizí:
• elektrotechnika,
• procesní automatizace,
• pohony,
• robotika a automatizace.
20 Elektrotechnika
Alfa Beta Elektrotechnika nabízí rozsáhlé portfolio výrobků, digitálních řešení a služeb pokrývající širokou oblast od rozvoden po zásuvky. Součástí nabídky jsou také digitální a připojené inovativní produkty, řešení a služby pro nízké a vysoké napětí včetně nabíjecí infrastruktury pro elektrická vozidla, dále solární střídače, modulové rozvodné stanice, automatizace distribuce energie, chránění, domovní elektroinstalace, rozváděče, kabeláž, senzory a řídicí prvky.
Procesní automatizace
Jednotka Alfa Beta Procesní automatizace nabízí široké spektrum řešení pro různá průmyslová odvětví.
Součástí této nabídky jsou zejména integrovaná řešení a služby procesní automatizace, kvality řízení procesů, elektrifikace a digitálních řešení. Součástí jsou také produkty pro měření a analytiku, a také pokročilé funkce prediktivní diagnostiky, optimalizace výkonu a kybernetické bezpečnosti. Jednotka Procesní automatizace je globálním leaderem specificky v oblasti distribuovaných řídicích systémů a díky úzké spolupráci se zákazníky utváří budoucnost bezpečných a chytrých provozů.
Pohony
Jednotka Alfa Beta Pohony je v celosvětovém měřítku největším dodavatelem pohonů – frekvenčních měničů a elektromotorů. Zákazníkům nabízí kompletní sortiment elektrických motorů, generátorů, pohonů, frekvenčních měničů a servis pohonů, stejně jako výrobky pro mechanický přenos energie a integrovaná řešení digitálních hnacích ústrojí. Zajišťuje rovněž servis pro širokou řadu automatizačních aplikací v dopravě, infrastruktuře a zpracovatelském odvětví.
Robotika a automatizace
Jednotka Alfa Beta Robotika a Automatizace nabízí zákazníkům služby a řešení z oblasti robotiky a automatizace výroby s vysokou přidanou hodnotou. Integrovaná řešení pro automatizaci výrobních procesů, podpořená zkušenostmi s jejich aplikací v širokém spektru průmyslových odvětví v globálním měřítku, přinášejí hmatatelnou výhodu a přidanou hodnotu.
4.1.4 Výrobní závod v České republice
Výrobní závod v České republice patří pod divizi elektrotechniky a zaměřuje se na výrobu elektrotechnických produktů výhradně pro evropský trh. Pod závod spadá výroba produktů R360, R360RD, R320 a výroba magnetů. Ke konci roku 2020 byla ukončena produkce magnetů a momentálně se pracuje na vyklizení těchto prostor.
V roce 2020 pracovalo ve výrobním závodě sto zaměstnanců, kteří se podíleli na výrobě více než 1 100 000 produktů. Výrobní požadavky zákazníků se ročně zvyšují o 7 %, což klade velké nároky na efektivitu výroby a zamezení ztrát a plýtvání během výrobního procesu.
21
Závod splňuje normy ČSN EN ISO 9001:2016, ČSN EN ISO 14001:2016 a ČSN ISO 45001:2018, které jsou každoročně obnovovány dozorovým auditem. Produkty vyrobené v České republice nadále splňují elektrotechnické normy VDE 0641-21 a IEC/EN 60947-2, díky kterým je zajištěno, že je výrobek bezpečný pro použití v energetice.
Mezi významné zakázky patří produkty vyrobené pro největší letiště v Evropě a modernizace rozvodných energetických sítí po celé Evropě.
Obrázek 10 – Lokalita Alfa Beta Česká republika
4.2 Produkt společnosti Alfa Beta
Produkt brání přetížení a zkratům v elektrických instalacích. Podporují následně zařazené selektivní jističe a také selektivitu předřazených ochranných zařízení tak, že omezují zkratové proudy. Díky této funkci chrání před poškozením elektrické instalace nebo přístrojů, případně požárem.
4.2.1 Popis produktu
Produkty jsou konstruovány pro typ přepětí IV a mají izolační funkci, takže jsou předurčeny pro použití kdekoliv v hlavních rozvodných skříních jako hlavní ochranné a izolační zařízení. Produkty společnosti Alfa Beta jsou nezávislé na připojení k vnějšímu zdroji napájení i k neutrálnímu vodiči.
Základní technické parametry jističe jsou uvedeny v tabulce 2.
22
Tabulka 2 Základní technické parametry produktu R360
Typ produktu R360, R360RD
Počet pólů 1- , 2-, 3-, 4-pól, 3x1 pól
Vypínací charakteristika E, K
Jmenovitý proud In [A] 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100 Jmenovité provozní napětí [V] 400
Jmenovitý zkratový výkon Icn [kA] 25 Jmenovité impulzní výdržné napětí Uimp [kV] 6
Samotný produkt se skládá ze čtyř základních podsestav, kterými jsou:
• spínací zámek,
• selektivní bimetal,
• hlavní bimetal,
• magnetický systém.
Spínací zámek
Spínací zámek plní v produktu funkci pro zabezpečení zapnuté polohy proti tahu vypínací pružiny a spoušť jako vybavení vypínací funkce při přetížení nebo zkratu v síti.
Selektivní bimetal
Selektivní bimetal je v produktu pro případy, kdy dojde ke zkratu v síti. V tu chvíli vypne produkt. Jeho druhá funkce je opožděná reakce na vypnutí produktu v případě, kdy je v síti přetížení nad hranicí 1,2 násobku jmenovitého proudu, ale selektivní bimetal pozdrží na 0,4 vteřiny vypnutí a dá šanci k vypnutí produktům zapojené dále v síti.
Hlavní bimetal
Hlavní bimetal je nastaven, aby nevypnul produkt dříve, než je v síti 1,2 násobek jmenovitého proudu produktu. Slouží tedy jako ochrana při pozvolném zvyšování proudu v síti.
Magnetický systém
Magnetický systém se skládá ze dvou kotev (pevná a pohyblivá). Cívka obsažená v magnetickém systému díky proudu indukuje magnetické pole přístroje a kotvy se začínají navzájem přitahovat. Čím je proud vyšší, tím jsou k sobě kotvy blíže a dochází k pozvolnému otevření hlavního okruhu produktu.
4.2.2 Využití produktu
Produkty jsou vhodné k ochraně distribučních obvodů a nabízejí ideální řešení pro jakékoliv systémy elektrických rozvodů, které vyžadují zajištění vysoké provozní dostupnosti, např. datová centra, nemocnice, kancelářské budovy apod.
23 4.2.3 Výrobkové řady
Výrobkové řady rozdělujeme na dva základní typy, kterými jsou:
• hlavní produkt se selektivitou R360 pro přímou montáž na 40 mm 4-/5-pólové přípojnicové systémy, charakteristika E 16 - 63 A, 1-pól a 3-pólový blok,
• hlavní produkt se selektivitou R360RD pro přímou montáž na 35 mm lištu DIN, charakteristika E a K, 16 - 100 A, 1- až 4-pólové, 3-pólový blok.
Celkový počet nabízených variant v zákaznickém katalogu činí 436 produktů.
Objem zákaznických objednávek na oba typy je 99 : 1 ve prospěch výrobkové řady R360. Z této řady jsou určeny tzv. high runners – nejčastěji vyráběné produkty, kterým je přizpůsobena výroba. Jsou to produkty E35, E40, E50 a E63 graficky znázorněny v obrázku 11. Jako poslední údaj je zde uveden součet zbytku vyráběných produktů.
Obrázek 11 – Graf výroby produktů R360 v letech 2018 až 2020
Tabulka 3 Nejčastěji objednávané produkty R360
Typ produktu 2018 [%] 2019 [%] 2020 [%]
R360 E35 35 35 24
R360 E40 5 5 6
R360 E50 19 20 17
R360 E63 22 23 18
Ostatní 19 17 35
24
Z tabulky vyplývá, že tzv. high runners (E35 až E63) tvoří v letech 2018 a 2019 přibližně 80 % výrobních objemů z celkových přijatých objednávek od zákazníka. V roce 2020 je to zhruba 65 %.
4.3 Výrobní proces linky R360 a R360RD
Výrobní proces funguje na principech sériové výroby. Jednotlivé výrobkové řady lze vyrábět současně, ale některé pracoviště a testovací zařízení jsou určeny pro oba typy a je nutné kapacitu pracovišť rozdělit.
Výrobní linku produktů R360 tvoří 3 základní části:
• automaty,
• předmontáž,
• montáž.
V těchto částech se nachází jednotlivá pracoviště. Celý proces nadále tvoří příjem zboží, sklad surového materiálu, regály, zakladače pro rozpracovanou výrobu a expedice hotových výrobků.
4.3.1 Layout výrobní linky R360
Layout výrobní linky (obrázek 12) znázorňuje přehledně 3 části procesu a jejich pracoviště.
Obrázek 12 – Layout výrobní linky R360
4.4 Popis výrobních částí
4.4.1 Výrobní část automaty
První část procesu tzv. automaty (tabulka 4) obsahují výrobní stroje, které potřebují obsluhu pouze při nastavovaní nebo doplňování spotřebovaného materiálu. Stroje jsou po spuštění plně automatické a je u nich momentálně sledována celková efektivnost zařízení neboli Overall Equipment Effectiveness – OEE.
25
V této části jsou umístěny 4 automaty, které společně produkují 4 různé podsestavy, využitelné později ve výrobní části předmontáž.
Tabulka 4 Souhrn pracovišť v části automaty
Číslo operace Název operace Podsestava
SX16 Svařovací automat cívek – EPSON 1 Magnetický systém SX17 Nýtování Kernplatte komplet – EPSON 2 Magnetický systém
Nýtování pohyblivého kontaktu – EPSON 2 Hlavní bimetal
SXX4 Taumelové nýtování Klemme -
SX0 Automat pro výrobu spínacích zámků Spínací zámek
4.4.2 Výrobní část předmontáž
Druhá část se skládá z předmontáže (tabulka 5), kde se ve většině případů jedná o pracoviště využívající proces bodového odporového svařování. Předmontáž má za úkol zkompletovat všechny vyráběné podsestavy ze kterých se produkt skládá. Tyto podsestavy nadále putují do výrobní části montáž, kde se montují do produktu.
V této sekci se nachází dva svařovací poloautomaty, dvanáct bodově odporových svářecích strojů, tři pracoviště pro kompletaci spínacího zámku a dvě pracoviště pro kompletaci magnetického systému.
Tabulka 5 Souhrn pracovišť v části předmontáž
Číslo operace Název operace Podsestava
SX1 Mazání a testování spínacího zámku Spínací zámek
SX4 Zalisování kontaktu do spínacího zámku Spínací zámek
SX2 Kompletace magnetického systému Magnetický systém
SX5 Lisování 2 svařovacích korálek na selektivní odpor Selektivní bimetal SXX3 Montáž pružinové svorky na bimetalovou lištu Hlavní bimetal
SX3sa Svařovací poloautomat na hlavní bimetal Hlavní bimetal
SX3z Svařovací poloautomat pro magnetický systém Magnetický systém
SX3a Svařování lanka na magnetický systém Magnetický systém
SX3b Svařování lanka na kontaktní lištu Magnetický systém
SX3d Kompletace hlavního bimetalu Hlavní bimetal
SX3f Svařování lanka na pohyblivý kontakt Hlavní bimetal
SX3h Svařování lanka na izolační kontakt Spínací zámek
SX3i Svařování lanka na kontaktní tulipánek Spínací zámek
SX3j Svařování lanka na selektivní bimetal Selektivní bimetal SX3k Svařování selektivního bimetalu a pomocného bimetalu Selektivní bimetal
SX3l Svařování lanka na pevný kontakt Selektivní bimetal
SX3m Svařování korálek Selektivní bimetal
SX3n Svařování selektivního odporu na tulipánek Selektivní bimetal
SX3o Kompletace selektivního bimetalu Selektivní bimetal
26
Tuto část linky má na starost vedoucí směny, který se stará o rozdělení práce dle vytisknutých výrobních zakázek od mistra. Úkolem je i nastavování svařovacích strojů a kontrola kvality svárů jednotlivých operací, dle předepsaných zkoušek plynoucích z kontrolních plánů.
4.4.3 Výrobní část montáž
Poslední část linky je určena pro samotnou montáž produktu a následné testy, kterými musí projít.
Montážní část výroby začíná na kolotočích. Na kolotočích se ve své podstatě smontuje produkt. Je použito základní plastové tělo, do kterého je v jednotlivých krocích postupně vkládáno vše, co vyrobila předmontáž.
Je zde také přidán ostatní surový materiál jako zhášecí komora nebo pružina.
Mezi předmontáží a montáží jsou jednotlivé podsestavy uloženy a označeny v regálech. Po smontování produktu pokračuje sestava přes selektivní nastavení až na konečnou montáž, kde je produkt zakrytován.
Následují potřebné testy, které prověří funkčnost a bezpečnost produktu. Posledními kroky je potisk a následné zabalení do papírového obalu.
Tabulka 6 Souhrn pracovišť v části montáž
Číslo operace Název operace
SX6 Montážní kolotoč
SX7 Selektivní nastavení
SX8 Konečná montáž produktu
SX9 Elektromagnetická a vysokonapěťová zkouška
SX10/SX11 Tepelné nastavení
Tepelné měření
SX12 Snýtování produktu do bloku
SX13 Potisk produktu
SX14 Balení produktu
Montážní část linky má opět na starosti vedoucí směny, která pomocí zakázek od mistra řídí chod montáže a rozděluje operátory na jednotlivá pracoviště. Zodpovědností je plynulost jednotlivých kroků, školení nových operátorů, výstupní kontrola na pracovišti balení.
4.4.4 Ostatní část linky
Ostatní části linky se skládají z regálů pro surový materiál vydávaný ze skladu, regálů pro rozpracovanou výrobu, ochranných pomůcek pro operátory, přepravní vozíky, prázdné přepravky určené pro rozpracovanou výrobu a přepravky určené pro neshodné dílce určené pro pracoviště oprav.
27
5 Analýza současné situace
5.1 Požadavek zákazníka
5.1.1 Výrobní plán 2021
Společnost Alfa Beta vyrábí produkt nízkého napětí v České republice více než 12 let. První roky produkce se objemy výroby pohybovaly kolem 790 000 produktů ročně. Zákaznické objednávky se od roku 2017 každý rok navyšuji, což přičiňuje obrovský tlak na snížení výrobních ztrát a plýtvání. V grafu (obrázek 13) lze vidět historii prodeje produktu na trhu.
Obrázek 13 – Graf počtu vyrobených produktů v letech 2008 až 2021
Z grafu vyplývá, že požadovaný plán výroby pro rok 2021 je 1 400 000 vyrobených produktů. Navýšení zákaznických objednávek pro rok 2021 činí 15 %. Díky navýšení zakázek, vznikají ve výrobě úzká místa, která nezvládají požadovanou kapacitu splnit.
5.1.2 Výpočet taktu operace
Důležitým krokem je výpočet taktu operace dle požadavků zákazníka. Tento výpočet určí, kolik by měl být celkový takt každé operace, aby bylo reálné požadavek zákazníka splnit. Hodnoty využity při výpočtech jsou znázorněny v tabulce 7.
359 013
737 980 814 285 786 906 767 003 791 500 788 584 799 120 766 276 900 000
1 040 000 1 070 000 1 180 000
1 400 000
- 200 000 400 000 600 000 800 000 1 000 000 1 200 000 1 400 000 1 600 000
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021
Počet vyrobený produktů
Rok
Počet vyrobených produktů R360
28
Tabulka 7 Veličiny pro výpočet taktu operace
Značka Popis Hodnota Jednotka
Fk Počet pracovních dní 2021 252 [dny/rok]
A Počet dní dovolené 25 [dny/rok]
C Pracovní čas za směnu 7,5 [h]
cs Pracovní čas za směnu 27 000 [s]
Z Využitelnost zařízení 85 [%]
s Počet směn 1-3
v Plán výroby 2021 1 400 000 [ks]
Efektivní časový fond pracovníka [10]
𝐹𝐹𝐷𝐸= 𝐹𝐾− 𝐴 [𝑑𝑛𝑦/𝑟𝑜𝑘] (5.1)
FFDE= 252 − 25 = 227 dnů/rok
Výpočet taktu operace k požadavku zákazníka za 1 směnu 𝐹𝑇𝐴𝐾=𝐹𝐹𝐷𝐸∙𝑐𝑠∙𝑠
𝑣 ∙ 𝑍 [𝑠] (5.2)
FTAK=227 ∙ 27000 ∙ 1
1 400 000 ∙ 0,85 = 3,72 s
Stejným výpočtem byl použit pro výpočet dvojsměnného a třísměnného provozu, viz tabulka 8.
Tabulka 8 Takt operace k požadavku zákazníka dle počtu směn Počet směn Takt operace k požadavku zákazníka
[s]
1 3,72
2 7,44
3 11,16
5.2 Zmapování výrobního toku pomocí VSM
Zmapování výrobního toku linky je sestaveno pro typ R360, který je nejčastěji vyráběným typem montážní linky. Při sestavování výrobního toku jsou vynechány vztahy mezi dodavateli a odběrateli. Výrobní tok začíná výdejem surového materiálu ze skladu a končí umístěním zabalených produktů do expedice.
Surový materiál je vydáván ze skladu, dle požadavků výroby pomocí výdejových karet. Každý materiál má svoji vlastní jednu nebo více výdejových karet, které jsou v regálech položeny vždy na zabaleném materiálu. Výdejová karta obsahuje informace o typu materiálu, názvu, počtu kusů v krabici a čárový kód.
Pokud je materiál odebrán z regálu k pracovišti, musí být výdejová karta vložena do boxu pro sklad. Těchto boxů je ve výrobě několik a skladník má za úkol tyto karty odebírat několikrát během dne. Počet výdejových karet je nastaven pomocí spotřeby daného materiálu v rozsahu maximálně 1,5 dne (obrázek 14). Systémově je zabráněno příliš velkému počtu surového materiálu ve výrobě a nízké obrátkovosti.
29
Výdejové karty jsou načteny pomocí čtečky čárových kódů do systému SAP, který vygeneruje pozice, kde se surový materiál nachází. Po potvrzení se seznam vytiskne a pracovník skladu je schopen materiál odebrat a dopravit na dílnu. Po potvrzení výdeje systém převede materiál z materiálového skladu na výrobní sklad.
Obrázek 14 – Ukázka VSM mezi skladem a výrobním skladem
Materiál se dostane na jednotlivá pracoviště, kde je postupně zpracováván. VSM ukazuje mapu jednotlivých pracovišť seřazených od prvních operací jednotlivých podskupin až po konečnou dopravu produktů do expedice. Každé pracoviště výrobního toku má vlastní tabulku, ve které jsou aktuální data přímo z procesu.
VSM obsahuje tyto údaje:
a) PT – Production Time, výrobní čas, b) počet stanic,
c) CT – Cycle Time, celkový operační čas, d) C/O čas – Changeover Time, čas výměny, e) počet směn,
f) OEE - Overall Equipment Effectiveness, celková efektivnost zařízení, g) výkon,
h) sdílené pracoviště,
i) FPY - First Pass Yield, výtěžek prvního průchodu.
Obrázek 15 – Ukázka VSM mezi výrobními operacemi SX0 a SX1
30 Výpočet celkového operačního času CT
𝐶𝑇𝑆𝑋1= 𝑃𝑇
𝑃𝑜č𝑒𝑡 𝑠𝑡𝑎𝑛𝑖𝑐 [𝑠] (5.3)
CTSX1=23,94
2 = 11,97 s
Výpočet celkového počtu vyrobených sestav operace za den 𝑆𝑋1𝐷𝐸𝑁 =27 000
𝐶𝑇𝑆𝑋1 ∙ 𝑃𝑜č𝑒𝑡 𝑠𝑚ě𝑛 ∙ 𝑉ý𝑘𝑜𝑛𝑆𝑋1 [𝑘𝑠] (5.4)
SX1DEN=27 000
11,97 ∙ 3 ∙ 1,02 = 6 900 ks
Operace, které obsahují údaje sdílené pracoviště a FPY (obrázek 16) jsou rozšířeny ve výpočtu o tyto informace.
Obrázek 16 – Ukázka VSM mezi výrobními operacemi SX10 a SX11 s FPY
Výpočet celkového počtu vyrobených sestav operace za den s FPY 𝑆𝑋10𝐷𝐸𝑁 = 27 000
𝐶𝑇𝑆𝑋10∙ 𝑃𝑜č𝑒𝑡 𝑠𝑚ě𝑛 ∙ 𝑉ý𝑘𝑜𝑛𝑆𝑋10∙ 𝑆𝑑í𝑙𝑒𝑛é 𝑝𝑟𝑎𝑐𝑜𝑣𝑖š𝑡ě𝑆𝑋10∙ 𝐹𝑃𝑌𝑆𝑋10 [𝑘𝑠] (5.5) SX10DEN=27 000
4,26 ∙ 2 ∙ 1,00 ∙ 0,48 ∙ 0,988 = 6 013 ks
Takto byly vypočteny všechny operace ve výrobním procesu.
Důležitým bodem VSM je stav mezioperační zásoby. Mezi jednotlivými operacemi vznikají mezioperační zásoby z důvodu rozdílných časů nebo počtu pracovišť pro danou. Tento stav hlídá vždy vedoucí směny, který musí podle mezioperačních zásob rozvrhnout směnu, případně přeorganizovat operátory během směny.
Tento způsob řízení je velice náročný a vedoucí směny musí mít určité zkušenosti s chodem svého výrobního úseku. V tabulce mezioperačních zásob je uveden aktuální počet zásob, celkový čas, který potřebuje následná operace na spotřebování a přepočet času na počet dní, který materiál musí strávit bez činnosti.
31 Výpočet času mezioperačních zásob
𝑆𝑋0𝑆𝐾𝐿 =𝑃𝑜č𝑒𝑡 𝑘𝑢𝑠ů
SX1DEN [𝑑𝑛𝑦] (5.6)
SX0SKL=27600
6900 = 4,00 dny
Výpočet mezioperační zásoby je důležitým ukazatelem, aby nedocházelo ve výrobě k zbytečné nadprodukci (nadvýroba). Tato nadprodukce následně potřebuje skladové prostory, které stojí firmu zbytečné náklady. Mezioperační zásoby byly zaznamenány pro všechny pracoviště výrobní linky.
Po sběru všech aktuálních dat z výrobního procesu, byla sestavena samotná mapa (obrázek 17, příloha A), kde zeleně vyznačená část je část předmontáže a oranžově vyznačená část je část montáže.
Obrázek 17 – VSM R360
5.3 Čas výroby produktu
Analýza současného stavu pomocí VSM (celková VSM příloha A) odhalila data, které lze využít na zlepšovací návrhy.
Prvním důležitým ukazatelem je celkový čas, který je potřeba na výrobu jednoho produktu. Tento čas je složen ze tří částí:
• Celkový čas ve výrobním skladu
• Celkový čas předmontáže
• Celkový čas montáže
32 5.3.1 Celkový čas předmontáže
Celkový čas předmontáže (teoretický) je vypočten z času nejdéle vyráběné podsestavy. Nejdéle vyráběnou podsestavu získáme součtem CT u všech jednotlivých podsestav a součtem MČ (mezioperačního času) jednotlivých podsestav:
Výpočet CT podsestavy spínací zámek
𝑆𝑝í𝑛𝑎𝑐í 𝑧á𝑚𝑒𝑘𝐶𝑇= 𝐶𝑇𝑆𝑋0+ 𝐶𝑇𝑆𝑋1+ 𝐶𝑇𝑆𝑋3ℎ+ 𝐶𝑇𝑆𝑋3𝑖+ 𝐶𝑇𝑆𝑋4 [𝑠] (5.7) 𝑆𝑝í𝑛𝑎𝑐í 𝑧á𝑚𝑒𝑘𝐶𝑇= 4,20 + 11,97 + 6,44 + 6,35 + 9,15 = 37,29 s
Výpočet mezioperačního času podsestavy spínací zámek
𝑆𝑝í𝑛𝑎𝑐í 𝑧á𝑚𝑒𝑘𝑀Č= 𝑀Č𝑆𝑋0+ 𝑀Č𝑆𝑋1+ 𝑀Č𝑆𝑋3ℎ+ 𝑀Č𝑆𝑋3𝑖+ 𝑀Č𝑆𝑋4 [𝑑𝑛𝑦] (5.8) 𝑆𝑝í𝑛𝑎𝑐í 𝑧á𝑚𝑒𝑘𝑀Č= 4,00 + 0,31 + 0,04 + 1,01 + 0,77 = 6,12 dne
Výpočet celkového času podsestavy
𝑆𝑋0𝑆𝐾𝐿 = 𝑆𝑝í𝑛𝑎𝑐í 𝑧á𝑚𝑒𝑘𝐶𝑇+ 𝑆𝑝í𝑛𝑎𝑐í 𝑧á𝑚𝑒𝑘𝑀Č [𝑑𝑛𝑦] (5.9) SX0SKL= 0,0004 + 6,12 = 6,12 dne
Jednotlivé časy podsestav je nejprve potřeba porovnat mezi sebou (tabulka 9). Podsestava, která má celkový nejvyšší čas je brána do výpočtu celkového času výroby. Podsestavy s nižším časem jsou vyrobeny ve stejný čas rychleji, takže je do celkového výpočtu nepočítáme.
Tabulka 9 Porovnání časů výroby podsestav
Podsestava CT [s] Mezioperační čas [dne] Celkový čas [dne]
Spínací zámek 37,29 6,12 6,12
Magnetický systém 61,39 14,06 14,06
Hlavní bimetal 42,72 7,57 7,57
Selektivní bimetal 53,45 5,90 5,90
Podsestava magnetického systému má celkový čas 14,06 dne a výsledek započteme do celkového času výroby produktu. V tabulce 9 je vidět, jak časy výroby, tedy přidané hodnoty, jsou kolem půl minuty na jeden kus, ale časy, ve kterých kusy leží pouze v regálu, jsou v řádech dní. Každá společnost by se měla snažit snížit co nejvíce mezioperační čas, protože v tomto čase výrobek nemá žádnou přidanou hodnotu.
5.3.2 Celkový čas montáže
Celkový čas montáže vyplývá z VSM. Je to součet všech časů montáže a všech časů mezioperačních zásob montáže. Jeho hodnota je uvedena v tabulce 10.
33
Tabulka 10 Celkový čas montáže
Montáž CT [s] Mezioperační čas [dne] Celkový čas [dne]
Produkt R360 69,03 1,30 1,30
Z tabulky je patrné, že na rozdíl od výroby předmontáže je na montáži pod kontrolou mezioperační zásoba, která činí 1,30 dne. Ve výrobě díky tomu nevzniká nutnost prostor pro mezioperační zásoby a výroba je plynule na sebe navázána.
5.3.3 Celkový čas výroby produktu
Celkový výrobní čas produktu je vypočten součtem všech výrobních časů podsestav produktu a všech výrobních časů montáže produktu:
Výpočet výrobního času produktu
𝑅360𝐶𝑇= ∑ 𝑃ř𝑒𝑑𝑚𝑜𝑛𝑡áž𝐶𝑇+ ∑ 𝑀𝑜𝑛𝑡áž𝐶𝑇 [𝑠] (5.10)
𝑅360𝐶𝑇= 217,16 + 69,03 = 286,64 s
Celkový výrobní čas produktu činí 286,64 sekund.
Celkový čas výroby produktu byl vypočten součtem setrvání surového materiálu ve výrobním skladu, celkový čas nejdéle trvající podsestavy a celkový čas montáže:
Výpočet celkového času výroby produktu
𝑅360𝐶𝐸𝐿= Č𝑎𝑠 𝑣ý𝑟𝑜𝑏𝑛í 𝑠𝑘𝑙𝑎𝑑 + Č𝑎𝑠 𝑣ý𝑟𝑜𝑏𝑦 𝑚𝑎𝑔𝑛𝑒𝑡𝑖𝑐𝑘ý 𝑠𝑦𝑠𝑡é𝑚 + Č𝑎𝑠 𝑚𝑜𝑛𝑡áž𝑒 [𝑑𝑛𝑒]
R360CEL = 1,5 + 14,06 + 1,30 = 16,86 dne
Celkový výrobní čas produktu od vydání surového materiálu ze skladu po zabalení produktů je 16,86 dne.
Při porovnání výsledků, lze vidět, že i když je výrobní čas všech operací 4,7 minuty, tak výroba produktu ve skutečnosti trvá skoro 17 dní. Důvody těchto prodlev jsou příliš velké mezioperační zásoby ve výrobě.
Tento čas, který materiál stráví ve výrobě je nadbytečný a stojí firmu zbytečné peníze.
5.3.4 Úzké místa ve výrobě
Úzké místa ve výrobním procesu můžeme chápat jako operace, které nejsou schopny, kapacitně zvládnou roční požadavek od zákazníka. Pomocí dat získané z VSM byly vypočteny všechny výrobní časy jednotlivých operací (tabulka 11).
Výpočet celkového času výrobní operace
𝑆𝑋10𝐶𝐿𝐾 = 𝑃𝑇𝑆𝑋10
𝑃𝑜č𝑒𝑡 𝑠𝑡𝑎𝑛𝑖𝑐∙𝑉ý𝑘𝑜𝑛𝑆𝑋10∙𝑆𝑑í𝑙𝑒𝑛é 𝑝𝑟𝑎𝑐𝑜𝑣𝑖š𝑡ě𝑆𝑋10∙𝐹𝑃𝑌𝑆𝑋10 [𝑠]
SX10DEN= 8,52
2 ∙ 1,00 ∙ 0,48 ∙ 0,988= 8,98 s
(5.11)
(5.12)
34
Tabulka 11 Celkové časy výrobních operací R360
Operace PT Celkový
čas CT
Čas s OEE/Výkonem
Čas se
sdílením Čas s FPY Celkový čas [s]
SX0 4,20 4,20 9,33 9,33 9,33 9,33
SX1 23,94 11,97 11,74 11,74 11,74 11,74
SX3h 6,54 6,54 6,44 6,44 6,44 6,44
SX3i 6,54 6,54 6,35 6,35 6,35 6,35
SX4 8,04 8,04 9,15 9,15 9,15 9,15
SXX3 5,34 5,34 7,10 7,10 7,10 7,10
SX17 8,53 8,53 10,80 20,37 20,37 20,37
SX3sa 11,82 11,82 12,48 12,48 12,48 12,48
SX3f 10,62 10,62 11,02 11,02 11,02 11,02
SX3d 6,42 6,42 10,38 10,38 10,38 10,38
SX3j 6,54 6,54 9,58 9,58 9,58 9,58
SX3k 6,66 6,66 9,39 9,39 9,39 9,39
SX3l 6,96 6,96 8,35 8,35 8,35 8,35
SX5 9,24 9,24 8,12 8,12 8,12 8,12
SX3m 6,42 6,42 8,17 8,17 8,17 8,17
SX3n 8,64 8,64 8,06 8,06 8,06 8,06
SX3o 9,00 9,00 8,88 8,88 8,88 8,88
SXX4 6,80 6,80 12,36 12,36 12,36 12,36
SX16 14,71 14,71 17,31 17,31 17,31 17,31
SX17 8,20 8,20 9,65 20,53 20,53 20,53
SX2 23,34 11,67 12,65 12,65 12,65 12,65
SX3z 15,96 15,96 16,27 16,27 16,27 16,27
SX6 83,33 11,90 13,23 13,23 13,23 13,23
SX7 13,85 6,93 6,53 6,53 6,53 6,53
SX8 27,58 9,19 11,15 11,15 11,15 11,15
SX9 9,00 9,00 12,01 12,01 12,05 12,05
SX10 8,52 4,26 4,26 8,87 8,98 8,98
SX11 10,44 5,22 5,22 10,04 12,81 12,81
SX12 46,39 7,73 7,69 7,69 7,69 7,69
SX13 22,50 7,50 7,50 7,50 7,50 7,50
SX14 43,76 7,29 7,25 7,25 7,25 7,25
Na základě těchto dat byl sestaven graf úzkých míst (obrázek 18) vzhledem k požadavku zákazníka pro rok 2021. Časy stanovené zákaznickým požadavkem (tabulka 8) pro rok 2021 jsou znázorněny v grafu hraniční linií různé barvy (zelená – čas jednosměnného provozu, žlutá – čas dvojsměnného provozu, červená – čas třísměnného provozu).
35
Obrázek 18 – Graf úzkých míst ve výrobě R360 dle požadavku zákazníka 2021
V obrázku 18 (příloha B) lze vidět operace, které nejsou kapacitně schopny i při třísměnném provozu naplnit požadavky zákazníka pro rok 2021. Hraniční hodnota třísměnného provozu pro rok 2021 činí 11,16 sekund. Všechny operace nad tuto hodnotu jsou úzkým místem výrobní linky R360.
Jednotlivé operace musí být důkladně analyzovány a musí se najít řešení, jak kapacitu splnit. Přehled operací, u kterých nelze kapacitu splnit obsahuje tabulka 12.
Tabulka 12 Operace s nedostatečnou výrobní kapacitou (úzké místo)
Operace Název operace Celkový čas [s]
SX0 Automat pro výrobu spínacích zámků 9,33
SX1 Mazání a testování spínacího zámku 11,74
SX17 Nýtování Kernplatte komplet – EPSON 2 20,37
Nýtování pohyblivého kontaktu – EPSON 2 12,48
SX3sa Svařovací poloautomat na hlavní bimetal 12,48
SX3z Svařovací poloautomat pro magnetický systém 16,27
SX2 Kompletace magnetického systému 12,65
SXX4 Taumelové nýtování Klemme 12,36
SX16 Svařovací automat cívek – EPSON 1 17,31
SX6 Montážní kolotoč 13,23
SX9 Elektromagnetická a vysokonapěťová zkouška 12,05
SX11 Tepelné měření 12,81
Výrobní operace SX0 sice splňuje kapacitu, vzhledem k požadavku zákazníka pro rok 2021. Je v tabulce uvedena proto, že její provoz je velice nákladný a bude se hledat cesta ke zvýšení produktivity, aby bylo možné mít provoz pouze na 2 směnný provoz. Výsledný čas operace tedy musí být menší jak 7,44 sekund.
