Metoda SMED – jak skrócić czas przezbrojeń maszyn i urządzeń przy nowych wyzwaniach?

Zmiany organizacji i zarządzania produkcji w obliczu rewolucji Przemysłu 4.0 stają się codziennością firm

Przedsiębiorstwa produkcyjne funkcjonują w ciągle zmieniającej się, i to bardzo dynamicznie, przestrzeni biznesowej i się do niej dostosowują. Długo można dyskutować, czy to konsekwencja wzmocnienia pozycji ich klientów przez dostęp do wiedzy o produktach i konkurencji, czy presja konkurencyjnych firm, które wykorzystują nowe narzędzia, by naruszyć dotychczasowy układ rynku. Można też w tym kontekście dyskutować o procesach globalizacji, monopolu firm chińskich, etc. Można też budować wizję, że rewolucja Przemysłu 4.0 to naturalna konsekwencja ciągłego postępu cywilizacyjnego. Niezależnie jednak od trudności ustalenia, co jest przyczyną, a co skutkiem postępujących obecnie zmian w zarządzaniu procesami produkcyjnymi, to wydaje się przesądzone, że dokonują się one w przedsiębiorstwach już w skali masowej. Postęp technologiczny, łatwość uzyskania informacji i zmniejszające się koszty implementacji nowych technologii zachęcają coraz więcej firm do uruchomienia systemów informatycznych w miejscach, gdzie dotychczas ich nie było. Dodatkowo te systemy pracują on-line, przekazując bieżące informacje o stanie realizacji danego procesu, czy czynności. Ten ogrom informacji jest możliwy do przetworzenia dzięki udostępnionych w chmurze potężnych mocy obliczeniowych. Kompleksowo zbierane dane ze zintegrowanych systemów stają się bazą dla maszynowego uczenia, modyfikowania wcześniej przyjętych planów z wykorzystaniem zaawansowanych algorytmów, a w niektórych firmach już też symulacji i narzędzi sztucznej inteligencji AI 4FACTORY.

Przeczytaj również: Przemysł 4.0 czyli Czwarta Rewolucja Przemysłowa w Polsce

Trend godzenia pozornie sprzecznych wymogów biznesowych

Krótkie serie, wielowariantowość, szybkie terminy realizacji, niski koszt, elastyczność i wysoka jakość – to są wymogi, które bez zaawansowanych narzędzi informatycznych ciężko było pogodzić przy planowaniu i realizacji produkcji. Gdy jednak systemy informatyczne obejmują całość procesów i ich pozioma i pionowa integracja jest zaawansowana, daje to przestrzeń, by układać dotychczas nieukładalne i budować takie harmonogramy produkcji, które dla danej firma są optymalne przy realizacji jej modelu biznesowego. Stosując takie platformy jak DSR 4FACTORY, w której obszar działania klasycznego ERP-a spięty jest z harmonogramowaniem produkcji (APS 4FACTORY), bieżącą rejestracją przebiegu procesu produkcji i automatyką (MES 4FACTORY, IOT 4FACTORY, SFC 4FACTORY), aktywnościami utrzymania ruchu (EAM 4FACTORY), analizą danych w chmurze obliczeniowej (Big Data, BI 4FACTORY) i rekomendacjami sztucznej inteligencji (AI 4FACTORY) można uzyskać rezultaty, które dotychczas były nieosiągalne. Często jednak, by to się udało, trzeba do zaawansowanych narzędzi informatycznych dołożyć kreatywność pracowników, by móc zoptymalizować stosowane algorytmy lub wręcz poszerzyć im przestrzeń rozwiązań.

Dowiedz się więcej o rozwiązaniach DSR 4FACTORY

Nowa odsłona technik skracania przezbrojeń maszyn i urządzeń w metodzie SMED jako nieunikniony element rewolucji Przemysłu 4.0

W poprzednich odsłonach rewolucji przemysłowych 2.0 (standaryzacja) i 3.0 (komputeryzacja i automatyzacja) procesy utrzymania ruchu długo umykały uwadze reformatorów. Dopiero Shigeo Shingo zatrudniony w Toyota Motor w 1969 roku zrobił milowy krok w tym obszarze. Aktywności, które nadzorował, a które doprowadziły do skrócenia czasu przezbrojeń prasy z 4 godzin do 3 minut, zostały przez niego spisane i znane są dziś jako metoda SMED (Single Minute Exchange of Die), a Shingo został uznany za twórcę tej metody. Celem jej stosowania jest skrócenie czasu przezbrajania maszyn i urządzeń poniżej 10 minut. Koncepcja SMED miała więc inaugurację właściwie dopiero w latach 70-tych, a do polskich przedsiębiorstw zawitała 25 lat później (choć wiele firm w Polsce wciąż jej niestety nie stosuje).

System SMED wspierany jest na platformie DSR 4FACTORY przez EMS 4FACTORY – pisała o tym w oddzielnym artykule Kinga Dębska: SMED – ograniczenie strat związanych z przezbrajaniem maszyn

Oryginalnie metoda SMED opiera się na skróceniu czasu trwania przezbrajania maszyn między operacjami produktu lub pomiędzy końcową operacją wytworzenia jednego, a pierwszą operacją produkcji kolejnego, z takiego jaki jest aktualnie, na maksymalnie skrócony. Kluczowym pomysłem metody jest podzielenie czynności na przezbrojenia wewnętrzne i zewnętrzne. Bazując na koncepcji lean manufacturing po obserwacji, jakie czynności są wykonywane podczas czasu trwania przezbrojenia, podzieleniu ich na operacje wewnętrzne (czyli te, które muszą być wykonane na maszynie i blokują pracę na niej) oraz czynności zewnętrzne (czyli te, które są wykonywane poza maszyną) optymalizuje się sposób ich realizacji, by zminimalizować przede wszystkim czas wykonania usprawnień wewnętrznych, wcześniej przenosząc fragmenty wewnętrznych na zewnętrzne. Aktywności obejmują nie tylko zmiany organizacyjne, ale również zmiany wykonywania, stosowanych narzędzi, stosowanie innych elementów mocujących i regulacyjnych itp. Celem SMED jest szybkie przezbrojenie maszyny w maksymalnie krótkich czasie – tak, by przestój był poniżej 10 minut. Jednak w klasycznym ujęciu jest to metoda obserwacyjno-optymalizująca: startując z tego co jest, dochodzi się do czasów akceptowalnych. Redukuje się czas przezbrajania do minimum poprzez eliminację kolejnych barier. Krótszy proces przezbrajania na poszczególnych etapach, to wymierne korzyści finansowe dla całej firmy.

Omawiany wyżej trend maksymalnej elastyczności, obejmujący konieczność szybkiego reagowania na zakłócenia bez pogorszenia wskaźników efektywności (jak: OEE lub OTIF), narzuca umiejętność podzielenia zlecenia na mniejsze części, przerwania zlecenia i podjęcia innego, realizacji produkcji w innym wariancie, uzupełnienie technologii o operację opcjonalną, etc. By to było możliwe, narzędzia do harmonogramowania produkcji (APS 4FACTORY) nie tylko muszą dostać informację o stanie zaawansowania realizacji dotychczasowej produkcji do momentu planowanej zmiany, ale wszystkie parametry potencjalnych przezbrojeń (zasoby i czas wykonania). Oznacza to, że w rozbudowanej metodzie SMED powinny być ujęte alternatywne przezbrojenia dla symulowanych sytuacji. Oznacza to także, że macierz czasów przezbrojeń, którą wykorzystują systemy APS 4FACTORY powinny mieć budowę ujmującą atrybuty produktów i opcje ich wykonania, i być rozbudowane o hipotetyczne sytuacje, które zwykle nie mają miejsca. Trzeba więc wymyślić koncepcję by przezbroić urządzenia szybko, nawet w sytuacjach, które zwykle nie zachodzą. By było to realizowalne konieczne jest ścisłe współdziałanie planistów, pracowników przygotowania produkcji i techników utrzymania ruchu. Czasami jest konieczne przebudowanie technologii i/lub struktury produktów (dołączając poziomy półproduktów lub fantomów), by zawczasu przewidzieć miejsca, gdzie będzie racjonalne przerwanie realizacji zlecenia. Rozbudowa metody SMED dla przezbrojeń hipotetycznych daje możliwość reagowania przy niespodziewanych krytycznych zakłóceniach, które mogą się pojawić (nieprzyjście kluczowego pracownika do pracy, materiały złej jakości, braki magazynowe, zakłócenia przy innym zleceniu, zagrożenie kar umownych za spóźnienia, etc.). Wbrew trendom z poprzednich dziesięcioleci gra nie idzie o to, by wyeliminować maksymalnie przezbrojenia, np. przez kumulowanie zleceń danego produktu w jedno duże, ale by przezbroić maszynę i skrócić czas jej niedostępności wtedy, gdy jest to konieczne, biorąc pod uwagę wszystkie controllingowe aspekty realizowanej działalności. To, że redukcja czasu przezbrojenia maszyny będzie długotrwała – jeszcze nic nie oznacza, może to być i tak bardzo opłacalne dla firmy. Jednak ważne, by nauczyć się dokładnie skracać czas wyłączenia maszyny do minimum.

Celem metody nie jest eliminacja przezbrojeń, lecz redukcja czasu przezbrojenia, które jest zaplanowane na maszynie w optymalnym momencie. Rozbudowywanie wdrożenia aktywności SMED w opisany sposób wpisuje się mocno w filozofię i narzędzia lean management na produkcji, usprawnia procesy, likwiduje marnotrawstwo,  pozwala na redukcję czasu niedostępności maszyny w „sytuacjach specjalnych”, które następują, gdy trzeba przebudować harmonogram. Klasyczne zbiory technik i narzędzi SMED koncentrowały się na maksymalnym wyszczupleniu powtarzalnej realizacji procesu przezbrojenia, w nowym ujęciu ważne jest, by wdrażać i doskonalić zasady metodyki SMED w ujęciu holistycznym, patrząc całościowo na proces produkcyjny i na powiązania controllingowe w całym przedsiębiorstwie.

Autor:

Paweł Daszkiewicz – Dyrektor Realizacji Usług DSR S.A.

Dowiedz się więcej o rozwiązaniach DSR 4FACTORY

Przeczytaj również:

Jak optymalizować fabrykę dzięki predictive maintenance?

Czym jest metoda poka-yoke (definicja metody poka yoke, error proofing, mistake proofing)

Czy sztuczna inteligencja (AI) może być filarem zrównoważonego rozwoju producenta (ESG)?