Optymalizacja kosztów produkcji. Jak skrócenie czasu przezbrojeń wpływa na oszczędności firmy?

Czas czytania: 12 min

Czym jest przezbrojenie?

Jest to zespół czynności techniczno-organizacyjnych wykonywanych przez operatorów lub utrzymanie ruchu. Ich głównym celem jest bezpieczne, terminowe i bezbłędne przestawienie maszyny lub linii na wytwarzanie zupełnie nowego asortymentu. W praktyce produkcyjnej często spotykamy się także z pojęciem Tpz (czas przygotowania / ustawiania).

Proces ten ma bezpośredni wpływ na kluczowe wskaźniki efektywności w każdej firmie produkcyjnej. Od elastyczności produkcji i poziomu zapasów, po wskaźnik OEE (Overall Equipment Effectiveness). Z perspektywy metodyki Lean Management czas poświęcony na przezbrajanie jest traktowany jako marnotrawstwo (muda). Wynika to z prostego faktu: w tym czasie maszyna lub linia stoi i nie generuje żadnej wartości dodanej dla firmy.

Dlaczego przezbrojenia tak często paraliżują produkcję? Ponieważ wiele firm wciąż próbuje planować je ręcznie w Excelu. Gdy zleceń przybywa, człowiek po prostu nie jest w stanie wyliczyć w głowie najlepszej sekwencji zadań. Kluczowym wyzwaniem w przemyśle staje się optymalizacja kosztów produkcji poprzez sprawne i ustandaryzowane zarządzanie tym procesem. Warto przy tym zapamiętać jedną ważną zasadę:

Celem optymalizacji nie jest eliminacja samych przezbrojeń. Celem jest maksymalne skracanie ich czasu i uczynienie ich w 100% powtarzalnymi. 

W dalszej części artykułu opiszę szerzej zakres tego procesu. Sklasyfikuje typy przezbrojeń oraz główne źródła strat. Przedstawię ich skutki finansowe oraz praktyczne metody organizacyjne i systemy IT, które automatyzują i skracają ten proces.

Dowiedz się więcej o rozwiązaniach DSR 4FACTORY

Rodzaje przezbrojeń

Aby firmy produkcyjne mogły skutecznie skracać czas postoju maszyn, ważne jest zrozumienie, z jakim rodzajem przezbrojenia mamy do czynienia. Warto skupić się na tych, które najbardziej wpływają na optymalizację. Jako fundament metodologi SMED (Single-Minute Exchange of Die) wyróżniłbym tutaj te, które najlepiej obrazują, skąd się biorą oszczędności:

• Przezbrojenia wewnętrzne. Czynności, które można wykonać wyłącznie wtedy, gdy maszyna jest zatrzymana (np. wymiana lub demontaż narzędzi, czyszczenie itd.). To one generują bezpośredni przestój.
• Przezbrojenia zewnętrzne. Czynności, które powinno się wykonać w trakcie pracy maszyny. Podczas której przygotowujemy się do realizacji kolejnego zlecenia (np. dostarczenie nowych surowców na stanowisko lub przygotowanie dokumentacji technicznej).

Uwzględniłbym tu też inny typ przezbrojeń mający wpływ na harmonogramowanie, sekwencjonowanie zleceń oraz koszty:

• Przezbrojenia pełne. Wymagają zatrzymania całej linii, by przygotować ją do pracy na całkiem nowym asortymencie lub nowej technologii. Są czasochłonne i zwykle skomplikowane.
• Przezbrojenia częściowe. Wymagają jedynie zmiany ustawień parametrów pracy wybranych elementów maszyny. Są krótkie i mało skomplikowane.

Na koniec warto uwzględnić podział pokazujący czy procesy w przedsiębiorstwie są pod kontrolą:

• Przezbrojenia planowane. Wynikają z planu produkcji i są uwzględnione w harmonogramie. Wszystkie dokumenty i narzędzia są przygotowane na czas.
• Przezbrojenia nieplanowane. Są realizowane w wyniku awarii, wad jakościowych lub braku surowca, które były trudne do przewidzenia. Generują największe straty finansowe i paraliżują cały proces produkcyjny.

Dlaczego firmy produkcyjne generują zbędne koszty przy przezbrojeniach?

Wiele firm produkcyjnych, zamiast traktować przezbrojenia jako obszar do doskonalenia i obniżać koszty, uznaje je za zwykły element codziennej pracy. Prawdziwe przyczyny zwiększonych kosztów kryją się w braku organizacji, nieefektywnym przepływie informacji i braku wsparcia systemów informatycznych. Oto kilka głównych powodów, przez które przedsiębiorstwa tracą czas na produkcji:

• Brak standaryzacji. Brak standardowych instrukcji przezbrojenia sprawia, że proces ten jest niepowtarzalny, a jego czas zależy od indywidualnych nawyków operatora.
• Brak wsparcia nowoczesnych systemów.  Systemy APS pomagają tworzyć harmonogramy uwzględniające czasy przezbrojeń. Systemy MES umożliwiają monitorowanie i identyfikowanie miejsc, w których powstają największe straty. W dalszej części artykułu szerzej opisałem, jak systemy informatyczne mogą wspierać firmy produkcyjne.
• Brak przygotowania do przezbrojenia. Sytuacja, które mają miejsce po zatrzymaniu maszyny. Pracownik utrzymania ruchu nie wie z wyprzedzeniem o planowanej przebudowie. Trwa oczekiwanie na dokumentację lub surowiec. Czynności, które mogły być wykonane dużo wcześniej są wykonywane dopiero po zatrzymaniu maszyny.
• Nieoptymalne planowanie produkcji. Ręczne układanie harmonogramu w arkuszu Excel uniemożliwia zapanowanie nad skomplikowaną sekwencją zleceń. W efekcie plan nie wspiera procesu, a generuje niepotrzebne, długie i kosztowne przezbrojenia.
• Opór przed zmianą pracowników. Brak budowania świadomości kosztowej wśród zespołu sprawia, że pracownicy traktują czas przezbrojenia jako nieformalną przerwę. Bez wdrożenia kultury ciągłego doskonalenia (Kaizen) i zaangażowania operatorów w szukanie usprawnień, trudniej o trwałą zmianę nawyków wśród pracowników.

Gdzie przedsiębiorstwa tracą swoje pieniądze? Rodzaje kosztów.

Koszty bezpośrednie

To wszystkie straty, które powstają na produkcji w trakcie trwania postoju maszyny na danym stanowisku:

• koszt postoju maszyny i bezczynności ludzi (Downtime Cost),
• braki produkcyjne,
• zużycie surowców na rozruch,
• wynagrodzenie operatorów,
• zużycie części i narzędzi.

Koszty pośrednie

Wynikają z funkcjonowania całego zakładu. Trudniej jest je przypisać pod konkretne przezbrojenie:

• praca technologów, działu kontroli jakości i UR,
• zaburzenia harmonogramu i przeplanowywanie produkcji,
• nadgodziny wynikające z opóźnień,
• transport wewnętrzny,
• magazynowanie,
• zużycie energii i mediów.

Koszty ukryte

To utracone korzyści (Opportunity Cost) i skutki dla firmy, które są widoczne w przyszłości jako następstwo przezbrojeń:

• utracona marża w wyniku niewyprodukowania produktów, które można by było sprzedać,
• zamrożony kapitał (Work In Progress-WIP),
• utrata zaufania wśród klientów,
• kary za opóźnienia,
• utracone przychody,
• koszty rotacji pracowników,
• utrata przewagi konkurencyjnej.

Metody i systemy wspomagające optymalizację procesu przezbrojeń

• Metodologia SMED (Single-Minute Exchange of Die)

To najbardziej znana i najczęściej wykorzystywana metoda redukcji czasów przezbrojeń. Jej założeniem jest skrócenie tego czasu do wartości jednocyfrowej (łączny czas poniżej 10 minut). Dzieli operacje na wewnętrzne i zewnętrzne (opisałem je szerzej we wcześniejszej części artykułu). Opiera się na 4 krokach:

Krok 1. Zidentyfikowanie i rozdzielenie czynności wewnętrznych od zewnętrznych.

Krok 2. Przekształcenie czynności wewnętrznych w zewnętrznych.

Krok 3. Usprawnienie wszystkich czynności.

Krok 4. Standaryzacja i procedury.

Metodologia 5S

Trzeba podkreślić, że metoda SMED nie zadziała, jeśli na stanowisku pracy będzie panował bałagan. Tu z pomocą przychodzi 5S (Selekcja, Systematyka, Sprzątanie, Standaryzacja, Samodyscyplina). Jej zadaniem jest wyeliminowanie marnotrawstwa czasu oraz utrzymanie porządku, czystości i dostępności narzędzi na stanowisku pracy.

SOP/OPL (Standard Operating Procedure / One Point Lesson)

To procedury oraz proste i obrazkowe instrukcje, które są dostępne na stanowisku pracy. Mają za zadanie ułatwić pracę operatorom, aby mogli wykonywać swoją pracę zawsze w ten sam optymalny sposób.

Poka-Yoke

Metoda mająca zapobiegać ludzkim błędom. Opiera się na założeniu, że każdy człowiek może popełnić błąd, dlatego należy tak zorganizować otoczenie jego pracy, by te pomyłki wykluczyć (czujniki obecności, skanery kodów QR, systemy FIFO, system diod LED, dedykowane narzędzia itd).

Kaizen

To filozofia ciągłego doskonalenia procesów i własnych kompetencji, w którą zaangażowani są wszyscy pracownicy w firmie. Zwana też metodą małych kroków, bo w przeciwieństwie do kosztownych inwestycji skupia się na małych i bezkosztowych usprawnieniach.

Systemy informatyczne

Cyfrowe oprogramowania klasy APS 4FACTORY (Advanced Planning and Scheduling), MES 4FACTORY (Manufacturing Execution System), CMMS+EAM 4FACTORY (Computerized Maintenance Management System & Enterprise Asset Management) oraz AI 4FACTORY (Artificial Intelligence). Nie zastępują one wyżej opisanych metod organizacyjnych, lecz je wspierają oraz automatyzują. Szerzej opiszę je w dalszej części artykułu.

Dowiedz się więcej o rozwiązaniach DSR 4FACTORY

Jak skrócenie przezbrojeń wpływa na wynik finansowy firm produkcyjnych?

Wiemy już, z jakimi kosztami produkcji borykają się firmy oraz jakie metody i narzędzia wspierają optymalizację przezbrojeń. W tym miejscu chciałbym więc opisać istotne korzyści, jakie przyniesie przedsiębiorstwom wdrożenie tych rozwiązań. Oto kilka najważniejszych z nich:

Większa wydajność i OEE. Krótsze czasy operacji to mniejsze straty czasu i dodatkowe godziny pracy. Firmy mogą spożytkować je na produkcję większej ilości produktów bez konieczności inwestycji w nowe maszyny.

Mniejsze zapasy. Skracając czas przezbrojenia firmy nie muszą już produkować długich serii a mogą przestawić się na produkcję w małych partiach. Pozwoli to na redukcję zapasów oraz wskaźnika WIP.

Wyższa jakość. Dzięki lepiej przygotowanemu procesowi ograniczamy ryzyko błędów ludzkich, poprawek, braków oraz reklamacji.

Mniejsze marnotrawstwo. Skrócenie czasu przezbrojeń to nie tylko zwiększenie oszczędności czasu. W odniesieniu do Lean Manufacturing eliminujemy tutaj wiele czynności związanych z oczekiwaniem, zbędnym transportem, ruchem czy zużyciem surowców.

Elastyczność dostaw. Lepsze dopasowanie do wymogów rynku i klienta. Mniejszy stres, pośpiech i chaos na hali. Zakład może lepiej reagować na zmiany w zamówieniach. To w konsekwencji przekłada się na lepszą terminowość dostaw.

Zwiększenie bezpieczeństwa i ergonomii pracy. Dbanie o czystość, ład i porządek na stanowisku pracy redukuje obciążenie fizyczne pracowników oraz ryzyko błędów ludzkich.

Jak rozwiązania informatyczne DSR 4FACTORY wspierają optymalizację kosztów produkcji w aspekcie przezbrojeń?

APS 4FACTORY (wykorzystuje system Siemens Opcenter Scheduling)

• Dynamiczne macierze przezbrojeń. System analizuje atrybuty produktów (kolor, wymiary, potrzebne surowce i narzędzia) i układa zlecenia po optymalnej ścieżce realizacji. Precyzyjnie wylicza czas i koszt przezbrojeń w zależności od sekwencji produktów.
• Inteligentne kampanie produkcyjne. Algorytmy automatycznie grupują zlecenia w jedną serię. Umożliwia to maksymalnie wykorzystanie jednego ustawienia maszyny, tak by pracowała bez zatrzymywania.
• Ograniczenia zasobów. System wie, że do przezbrojenia potrzebny jest człowiek i narzędzia. Harmonogramuje przestoje, gdy jest pewny, że na stanowisku pracy będzie dostępny pracownik z odpowiednimi kwalifikacjami.
• Analiza scenariuszy. System posiada narzędzia „co, jeśli?”. Planista jest w stanie zasymulować i sprawdzić, jak zmiana kolejności produkcji zleceń wpłynie na czas pracy maszyn oraz ilość przezbrojeń.

MES 4FACTORY i SFC 4FACTORY

• Precyzyjny pomiar czasu produkcji i przezbrojeń. System rejestruje dokładny czas realizacji przezbrojeń i produkcji za pośrednictwem paneli dotykowych lub automatycznie za pomocą sygnałów z czujników (IoT-Internet of Things). Każde odchylenie od normy jest natychmiast widoczne.
• Cyfrowe wsparcie operatora na stanowisku pracy. Na terminalu jest dostępna i wyświetlana dokumentacja techniczna. Ułatwia ona pracę operatorów i zmniejsza ryzyko pomyłek.
• Wykrywa przestoje. Operator na panelu rejestruje przestoje i podaje powody ich powstawania. Dzięki temu jest możliwa weryfikacja, gdzie jest marnowany czas.
• Monitoruje braki produkcyjne. System weryfikuje ilość sztuk wadliwych wyprodukowanych na etapie ustawiania. Pozwala zatem zminimalizować koszty zmarnowanego surowca.

CMMS+EAM 4FACTORY

• Weryfikacja dostępności narzędzi przed produkcją. System sam sprawdza dostępność, lokalizacje i stan techniczny narzędzi.
• Synchronizacja Utrzymania Ruchu z planem produkcji. Praca UR jest organizowana przy wsparciu o bieżący plan produkcji realizowany przez APS. Minimalizuje to sytuacje, że operator czeka bezczynnie na wsparcie.
• Zarządza pracami konserwacyjnymi.  System z wyprzedzeniem informuje dział UR o potrzebie przeglądu lub konserwacji narzędzi lub maszyny. Redukujemy w ten sposób ryzyko awarii podczas przezbrojenia i produkcji.
• Elektroniczna dokumentacja. Mechanicy mają dostęp do dokumentacji technicznej. Pozwala ona ograniczyć błędy montażowe podczas ustawiania maszyny.

AI 4FACTORY

• Uczenie się na podstawie danych rzeczywistych. AI analizuje dane historyczne z systemów MES i IoT. Potrafi zatem oszacować czas przezbrojenia dla danej maszyny czy produktu.
• Optymalizacja parametrów startowych. System udostępnia optymalne parametry początkowe dla ustawień. Uwzględniane są tutaj wartości z optymalnych przezbrojeń historycznych.
• Wykrywanie anomalii. Identyfikacja ukrytych wzorców (np. gdy przezbrojenie trwa dłużej na konkretnej zmianie lub w konkretny dzień).

Podsumowanie

Przezbrojenia to złożony proces, który dotyka każdej firmy produkcyjnej i ma znaczący wpływ na jej wyniki finansowe. Celem mojego artykułu było przedstawienie całościowego spojrzenia na to zagadnienie. Ufam, że takie podejście pozwoli zdobyć kompletną wiedzę, gdzie szukać potencjału do optymalizacji kosztów we własnym przedsiębiorstwie.

Aby obniżyć koszty i zwiększyć wydajność, należy najpierw przeprowadzić analizę oraz uporządkować procesy na hali. Dopiero w kolejnym kroku wdrażać systemy IT. To jak sprawnie je połączyć świetnie podsumowują słowa znanego przedsiębiorcy Billa Gatesa:

„Automatyzacja zastosowana do efektywnej operacji zwiększy efektywność. Automatyzacja zastosowana do nieefektywnej operacji tylko zwiększy nieefektywność.”

Dowiedz się więcej o rozwiązaniach DSR 4FACTORY

Przeczytaj także:

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

Zasady 5S w przedsiębiorstwach, czyli jak prawidłowo zorganizować jakość miejsca pracy?

Wskaźnik OEE – jak obliczać i interpretować wyniki?

System CMMS+EAM 4FACTORY czyli nowoczesne utrzymanie ruchu w zakładach produkcyjnych

Kaizen: filozofia ciągłego doskonalenia w praktyce

Czym jest metoda Poka Yoke?

Autor: Marcin Żurawik

Ekspert w dziedzinie optymalizacji procesów biznesowych i cyfryzacji produkcji, obecnie związany z firmą DSR S.A. Jako Kierownik Projektów odpowiada za wdrażanie zaawansowanych systemów IT, wnosząc do procesów wdrożeniowych unikalną perspektywę praktyka, który większość swojej 18-letniej kariery spędził bezpośrednio przy produkcji. Przeszedł pełną, wieloletnią ścieżkę kompetencyjną — od Starszego Planisty Produkcji, poprzez Kierownika Projektów, aż po funkcję Starszego Analityka Biznesowego ds. Rozwiązań Cyfrowych. Swoje bogate doświadczenie operacyjne budował realizując liczne projekty wdrożeniowe, modernizacyjne i optymalizacyjne w obszarach produkcyjnych. Obecnie Marcin Żurawik wspiera przedsiębiorstwa w procesach transformacji cyfrowej obszarów produkcji, logistyki i jakości. W codziennej pracy płynnie łączy doskonałą znajomość realiów hali produkcyjnej z systemami z portfolio DSR 4FACTORY. W prowadzonych projektach skutecznie dba zarówno o realizację celów biznesowych klienta, jak i o standardy oraz efektywność wdrożenia, budując trwałe, oparte na zaufaniu relacje partnerskie.