Nástroje | 6. 3. 2020

Efektivita výroby znamená včasné dodání a spokojenost zákazníků

Výrobní provoz se snaží o co nejefektivnější a včasné vyrobení určitého počtu dílů v požadované kvalitě. Co je to však efektivita? Tradičně ji definovala návratnost investic a úspěch se posuzoval v měřítku nepřetržitých výrobních sérií tisíců nebo stovek tisíců produktů a dodržení stabilní produktivity jednoho či více strojů. Z tohoto pohledu byl považován za efektivní stroj, který běžel a vyráběl díly.

V současné situaci však převažuje nízkoobjemová výroba s vysokou variabilitou, přizpůsobující se různým potřebám zákazníků. Velikost série může být v rozsahu od stovek kusů až po jednotlivé. A tak, i když všechny stroje provozu nepřetržitě vyrábějí, musí zákazníci mnohdy na objednané díly čekat. Strategie velkoobjemové výroby jsou v konfliktu s flexibilitou a komplexními požadavky na plánování výroby
nízkoobjemové.

V moderním výrobním prostředí spočívá skutečná efektivita výroby v pružném nastavení rovnováhy mezi maximální produktivitou a včasným vyřízením široké škály objednávek jednotlivých zákazníků. Důležitý je konečný výsledek: včasné dodání výrobků a spokojenost zákazníků.

Kontrola kvality
Při vyvažování výkonu produkce vůči požadavkům na výrobu je třeba dbát na udržení kvality produktů. Nekvalitně provedené díly způsobují neplánované změny v harmonogramech výroby, stojí čas a peníze a vedou ke zpoždění dodávek. Nouzové plánování pak vyústí v přerušování výroby a prostoje strojů. Následkem řešení nepředvídaných problémů v souvislosti s výpadky výroby se znásobují i náklady na práci.

Výrobní kvalita obrobku se obecně definuje jako splnění požadavků na přesnost rozměrů a jakost povrchu. Další měřítko kvality, schopnost včasného dodání, lze označovat jako kvalitu procesní. Výrobce musí mít procesy pod kontrolou do té míry, že čas plánovaný na výrobu bude dostatečný k dokončení všech prací i dodání zboží k zákazníkovi v dohodnutém termínu.

Spokojenost zákazníků versus profitabilita
Stroje ve výrobě mohou běžet nepřetržitě, ale pokud zákazníky odradí neschopnost dodat výrobek včas a přestanou zadávat zakázky, hrozí obchodní neúspěch. Uspokojení zákazníků představuje hlavní cíl, avšak bezvýhradná koncentrace na jejich spokojenost může ohrozit ziskovost. Zaměření na zákazníka je zásadní, ale při plnění požadavků na počty kusů, nároků na kvalitu a smluvených termínů dodání je současně třeba dbát i na udržení maximální úrovně využití vybavení provozu.

Sliby a plánování
Úspěšná výroba zahrnuje koordinovanou interakci různých skupin v rámci výrobní organizace. Jedna skupina slibuje zákazníkům výsledné parametry nákladů, kvality a dodacích lhůt objednaných dílů. Ostatní skupiny v organizaci, mezi které patří konstrukce, oddělení nákupu, pracovníci ve výrobě a administrativa, se starají o to, aby byly tyto sliby dodrženy.

Pro různé skupiny je i definice efektivity odlišná. Obrobna potřebuje optimalizovat jednotlivé obráběcí procesy a snaží se o maximální produktivitu. Skupiny stojící mimo proces technické produkce se zaměřují na zlepšení celkové výkonnosti systému. Analyzují takové faktory, jako jsou celková efektivita vybavení (OEE) a produktivita práce.

Klíč k efektivitě
Přirovnáme-li efektivitu výroby k biologickému systému, pak je proces obrábění srdcem každé výrobní operace. Ale byť je srdce pro tělo nepostradatelné, nemůže existovat a pracovat samostatně. Je součástí systému, který zahrnuje celý zbytek těla i mozek.

Je-li tedy srdcem výroby technologie obrábění, tvoří její tělo celá výrobní organizace, včetně konstrukčního oddělení, plánování i administrativy. Mozkem organizace je pak skupina koordinující všechny prvky systému. Tento mozek však nemůže jednoduše rozhodnout, že by mělo srdce běžet rychleji, stejně jako člověk nemůže ovládat svůj srdeční tep jen tím, že si to usmyslí. Ani obráběcí proces nemá smysl řídit vždy jen z racionálního hlediska.

V dnešním světě digitálních technologií a průmyslového internetu věcí IIoT chtějí lidé, a zejména ti mladí, konkrétní odpovědi a jasná pravidla pro řízení procesů obrábění. V mnoha případech však bohužel žádná taková pravidla neexistují a nezbývá, než neočekávané problémy obrábění akceptovat, reagovat na ně a řešit je.

Neočekávané problémy a nekvalifikovaní pracovníci
V dokonalém světě mají pracovníci výroby znalosti, dovednosti a zkušenosti potřebné k řešení všech neočekávaných problémů v procesu obrábění. Mnoho majitelů výrobních provozů si však stěžuje, jak obtížné je udržet dostatečně schopnou pracovní sílu. Přestože by se zdálo, že proškolení může pomoci nedostatek kvalifikovaných pracovníků překonat, někteří z majitelů překvapivě tvrdí, že výsledky školení bývají nulové, neboť zaměstnancům chybí pozitivní přístup k učení a získávání nových dovedností. Uvádějí přitom, že v mnoha případech, kdy technické školení nabízeli, odmítali jej zaměstnanci s přesvědčením, že dostatečné znalosti k provádění své práce již mají a žádné školení vlastně nepotřebují (viz postranní panel).

Celkový čas výroby
Analýza efektivity výrobního provozu a eliminace ztrát může přinést více času pro obrábění, a tím zvýšit pružnost výroby i schopnost rychlé reakce na potřeby zákazníků. Celkový čas nezbytný k výrobě dílu je součtem trvání mnoha samostatných činností. Zahrnuje skutečnou dobu obrábění, manipulaci s nástroji, manipulaci s obrobkem, kontrolu kvality, neplánované problémy, čekání, administrativní úkoly a další.

Některé z těchto činností jsou zásadní a nelze je eliminovat, například výměnu nástrojů a manipulaci s obrobkem. Kromě nezbytných činností se však také věnuje mnoho času na řešení nepředvídaných okolností, jako jsou třeba změny v plánování, problémy s kvalitou nebo čekání na chybějící nástroje či polotovary.

V jednom výrobním provozu například hodnotili různé aktivity probíhající při výrobě konkrétního dílu, aby zjistili, jaký podíl času představují (obrázek 3). Vlastní obrábění tvořilo 15 procent celkového času výroby, zatímco příprava a čekání zabraly čtvrtinu času a neplánované komplikace, jako chybějící nebo pozdě dodané nástrojové sestavy či odstávky kvůli odstraňování příliš dlouhých třísek, představovaly dalších 25 procent. Zkrácením času stráveného nad řešením problémů, přípravami, manipulací s nástroji, čekáním a administrativou narostla vlastní doba obrábění na 50 procent celkového času (obrázek 4). To poskytlo provozu lepší možnosti přizpůsobení obráběcích operací specifickým požadavkům zákazníka.

Neočekávané efekty opatření pro úsporu času
V důsledku průzkumu zaměřeného na úsporu času, podobně jako v příkladu výše, dokázal jiný výrobní provoz ztrojnásobit dobu, kdy vřetena aktivně obráběla díly. Současně však bylo zjištěno, že se neztrojnásobil výkon produkce.

Podrobnější studie odhalila řadu faktorů, které k tomu přispěly. Hlavním z nich byla skutečnost, že původní procesní čas zahrnoval  odstraňování otřepů mimo stroj. Scénář možných opatření pro úsporu času naznačil, že odstraňování otřepů přímo na stroji bude  efektivnější. Když se však tato operace na obráběcí stroj skutečně přesunula, prodloužil se o její trvání celkový čas práce vřetena. Situace ukazuje, že časové úspory v jedné oblasti mohou vést ke zvýšení spotřeby času nebo zjevnému snížení účinnosti v oblasti jiné. Z toho vyplývá, že provozní změny je třeba zohledňovat ve vztahu k celkovému procesu výroby. Jde o obtížně dosažitelnou rovnováhu a neexistují žádná obecná pravidla – jen nekončící hledání způsobů, jak využít čas skutečně co nejefektivněji.

Změna plánů
K dosažení efektivity a flexibility je potřeba soustavného přizpůsobování měnícím se požadavkům na výrobu. Změny často přicházejí zvenčí, když zákazník upraví konstrukci výrobku nebo změní počet objednaných dílů. Na to musí provoz reagovat změnou svých plánů, což však  může zasáhnout celkový harmonogram a přivodit dezorganizaci, která způsobí další narušení.

Nastane-li taková situace, začínají mnohé provozy zpracovávat výrobky v náhodném pořadí na právě dostupném stroji, což ale vede k dalším problémům. Může vzniknout začarovaný kruh. Jakmile se objeví problémy s plánováním, začnou se množit jako viry. I malé narušení někdy přeroste ve veliké problémy. A stejně jako u lidského viru, může být velmi obtížné takovou situaci překonat.

Varianta záložní kapacity
Jedním ze způsobů, jak zabezpečit lepší efektivitu a pružnost výroby, je navýšení záložní kapacity. Tento koncept je však většině provozů cizí. Finanční oddělení sice často podporuje investice do posílení výrobní kapacity, ale současně vyžaduje, aby nové vybavení nezahálelo. Stroj je vnímán jako investice za jeden nebo dva miliony eur (či dolarů) a neexistuje, aby jako prostředek záložní kapacity pravidelně nepracoval. Ve
skutečnosti dělá takový „nevyužitý“ stroj něco velmi významného: zajišťuje totiž spokojenost zákazníků. Jedná se o užitečnou zálohu, která podporuje flexibilitu a usnadňuje řešení neočekávaných problémů.

V mnoha případech se však provozy snaží namísto nákupu záložního stroje pracovat s vlastním vybavením až do přetížení kapacity a pak pověřit výrobou subdodavatele. Pokud ale i subdodavatel zápasí s podobnými problémy, má příliš mnoho práce a nedostatek zaměstnanců, přenese odpovědnost jednoduše na někoho dalšího. Přesvědčit výrobní provozy, aby si zajistily záložní kapacitu s výhledem, že ji budou pravděpodobně používat jen zřídka, je většinou mimořádně obtížné.

Dlouhé dodací lhůty versus včasné doručení
Tlak na včasné dodání může dobu výroby paradoxně prodloužit. Trvá-li výroba zakázky za normálních podmínek jeden týden a zákazník požaduje absolutní záruku, že dostane své zboží včas, může výrobce deklarovat dodací lhůtu dva týdny, aby si zajistil časovou rezervu. V jiném případě, kdy potřebuje zákazník jeden hotový obrobek k určitému datu, začíná výrobní provoz pracovat na dvou kusech, aby měl v procesu zálohu pro případ, že se s prvním dílem stane něco nepředvídaného. Tyto provizorní praktiky však zbytečně spotřebovávají výrobní čas i náklady a ve skutečnosti prodlužují dodací termíny nad rámec běžných lhůt.

Multifunkční stroje
Dalším, i když nákladným způsobem zvýšení efektivity a přizpůsobivosti výroby je použití automatizace ve formě stroje schopného  zpracovávat více úloh najednou a paletového systému. Provoz pak může rychle převádět automatizovanou buňku z jedné zakázky na jinou a používat palety k přípravě a sekvenčnímu ukládání zakázek budoucích. Systém lze postavit na základě víceúčelového stroje obklopeného paletami s obrobky a doplněného mnohapozicovým zásobníkem nástrojů a kompletním robotickým ovládáním. V tomto uspořádání mohou pracovníci denní směny seřídit stroj a palety pro zpracování určitých dílů a noční směna může díly vyrobit. Takové řešení je však relativně nákladné a ne každá společnost si je může dovolit.

Překážky zpracování více úloh
Organizační překážkou víceúlohového přístupu je typické uspořádání strojů na základě samotné funkce, například při vytvoření samostatné sekce frézování, soustružení atd. V mnoha případech je lepší mít stroje uspořádané do buněk, kde má každá skupina strojů určité procesní schopnosti, vhodné pro konkrétní skupiny obrobků. Seskupení strojů pouze na základě funkce také ovlivňuje pracovníky v tom, jak se  vnímají – například jako obsluha soustruhu nebo frézky. Školení a vedení personálu k tomu, aby byl schopný obsluhovat různé typy strojů, dává výrobnímu provozu větší prostor ke kompromisnímu řešení vlastních problémů s kapacitou.

Závěr
Současný náhled na efektivitu výroby zahrnuje kromě hledání nejlepších způsobů obrobení součástí také silný důraz na spokojenost  zákazníků. Výrobci musí vyvážit úsilí o konzistentní zajištění včasných dodávek s potřebou dosažení zisku. Plánování z pohledu celé výrobní organizace a neustálá analýza faktorů spotřeby času ve výrobě, včetně optimalizace obráběcích operací a zvýšené pozornosti k problémům kvality dílů i samotných procesů, mohou významně prodloužit čas využitelný k vlastnímu obrábění a vést ke zvýšené flexibilitě i efektivitě.

Podpora postoje k efektivní výrobě
Vývoj obráběcích strategií staví před výrobní provozy řadu nových výzev. Vysoce automatizované obráběcí stroje, intuitivní software a pokročilé řezné nástroje zásadně redukují praktické úlohy pracovníků obsluhy. Jako vedlejší efekt takové sofistikované výrobní technologie bohužel u některých z nich převládne názor, že se už dál ve svých pracovních dovednostech nepotřebují zlepšovat.

Četní majitelé výrobních provozů zjišťují, že když nabídnou zaměstnancům pracovní školení, nejeví o něj takoví lidé zájem a mají pocit, že jejich schopnosti zvládat svou práci jsou už tak dostatečné. Chybí jim bohužel ten správný postoj, potřebný k růstu a rozvoji v rychle se měnícím prostředí průmyslové výroby.

Ve Vlámsku se pro takový způsob uvažování používá rčení: „Je zbytečné dávat sově svíci a brýle, když se nedokáže a nechce učit číst.“ V Americe zase říkají: „Můžete přivést koně k vodě, ale napít se musí sám“. Zkrátka a dobře, i když lidem kdekoli na světě poskytnete veškeré prostředky, ale oni sami nebudou chtít něčeho dosáhnout, je vynaložené úsilí zcela zbytečné.

Většina dnešních provozů staví na moderních strojích, nástrojovém vybavení i programech pro obrábění. Avšak stejně významným prvkem efektivity výroby jsou i lidé. Kromě schopnosti uvažovat s ohledem na budoucnost je u nich také zásadní schopnost porozumět procesům obrábění – ne prostřednictvím práce s počítačem, ale skutečnou přítomností u stroje – nasloucháním a sledováním procesu.

Proces projevuje svůj vlastní stav stejně, jako si můžete poslechnout své srdce – prostě cítíte, zda je všechno v pořádku, nebo ne. To nelze vypočítat žádným vzorcem. Je nezbytné vědět, co je třeba sledovat, a které faktory jsou v prostředí procesu příznivé. Společnost Seco poskytuje mnoho forem technického vzdělávání, školení znalostí o procesech obrábění a možnostech podpory. Pokud mají zaměstnanci správný postoj, můžeme jim pomoci naučit se a aplikovat to, co k dosažení úspěchu potřebují.

Autor:
Patrick de Vos, manažer obchodního rozvoje a vedoucí technického vzdělávání v rámci Seco Consultancy


www.secotools.com