Metoda SMKL – czyli wizja Fabryki Przyszłości a wdrażanie rozwiązań Przemysłu 4.0

Od Przemysłu 4.0 nie ma odwrotu. Przedsiębiorcy o tym wiedzą, ale opóźniają decyzje, które mogłyby coś w tym zakresie zmienić na lepsze. Według badań przeprowadzonych przez Mitsubishi Electric w Niemczech 85% przedsiębiorstw rozumie założenia Industry 4.0. Zaledwie 10–15% opracowało szczegółowe strategie wdrożenia rozwiązań, które mogłyby szybko wprowadzić przedsiębiorstwo na drogę nowej rewolucji przemysłowej. Jak może pomóc w tym metoda SMKL?

Jakie są dwa fundamenty wdrażania Przemysłu 4.0? Analiza danych w czasie rzeczywistym oraz zarządzanie maszynami oparte na analizie stanu i przewidywaniu awarii. W tym przypadku świadomość  korzyści wygląda podobnie. 87% przedsiębiorstw uznaje je za istotne. Jedynie 9% podjęło konkretne działania, żeby mierzyć efektywność operacyjną na podstawie danych z linii produkcyjnej.

Jest kilka przyczyn takiego stanu rzeczy. Do ważniejszych należą kwestie organizacyjne i finansowe. Na pierwszy rzut oka proces implementacji zasad Przemysłu 4.0 w fabryce wydaje się być tak rozbudowany i skomplikowany, że… nie wiadomo, od czego zacząć. Trudno też oszacować niezbędne inwestycje i obliczyć współczynnik zwrotu z inwestycji (ROI). W rezultacie menedżerowie odkładają decyzję na później. Przy czym najczęściej nie określają konkretnego horyzontu czasowego. Nie definiują także, jakie wydarzenia skłoniłyby ich do odwieszenia projektu pod nazwą Przemysł 4.0.

Można się domyślać, że dla pewnej grupy menadżerów słowo „kiedyś” oznacza „wtedy, kiedy nie będziemy mieli innego wyjścia”. To błędne założenie, ponieważ jest równoznaczne z przyzwoleniem na przegraną w wyścigu z konkurencją. Dobrze wiemy, że „kiedyś” wszyscy wdrożą projekt Fabryka 4.0, ale tylko ci, którzy zrobią to wystarczająco szybko, będą mogli cieszyć się pełnią sukcesu. Pozostali nie będą uciekali przed konkurencją, lecz będą ją gonili.

Nie czekaj

Często popełnianym błędem towarzyszącym planowaniu wdrożenia Przemysłu 4.0 jest przyjmowanie założenia, że wdrożenie musi być szybkie i kompletne. I oczywiście ma być wynikiem zmasowanych działań i inwestycji w ciągu kilkunastu miesięcy, podczas których zarząd chciałby uzyskać pełną zgodność z nowymi paradygmatami przemysłu i w ten sposób uporać się z tą kwestią. Nie da się tego zrobić z kilku przyczyn. Po pierwsze, trudno znaleźć uzasadnienie ekonomiczne dla tak pośpiesznego działania. Przynajmniej jeśli mówimy o przestawianiu na nowe tory istniejącej i pracującej fabryki. Być może budowa nowego obiektu, wyposażonego od razu w maszyny spełniające wszystkie kryteria, w tym umożliwiające zbieranie i transmisję danych, stwarzałaby nadzieję na szybką i kompletną implementację.

Po drugie, fabryka to nie tylko maszyny. Nawet jeśli założymy, że docelowo zatrudnienie przy taśmie ma być zredukowane do minimum albo wręcz do zera, część pracowników jednak pozostanie. Najprawdopodobniej będą to specjaliści, których obecnie brakuje na rynku pracy. Trzeba ich wykształcić w fabryce, zapoznać z profilem produkcji, technologiami, zasadami organizacji, a to wymaga czasu.

Po trzecie, zgodność ze standardem Przemysł 4.0 można osiągnąć, podążając różnymi ścieżkami. Każda z nich różni się od pozostałych kosztami, wartością ROI, dodatkowymi kosztami, które wygeneruje. Wybór optymalnej ścieżki rozwoju wymaga starannego planowania, uczciwej oceny sytuacji i konsekwentnej realizacji zaplanowanych zadań. Nie należy podejmować żadnych decyzji, dopóki nie przewidzimy ich konsekwencji finansowych.

Po czwarte, optymalne tempo rozwoju często oznacza podążanie niezbyt trudną drogą. Zaczynamy od małych zmian, generujących niewielkie koszty albo niemal zupełnie bezkosztowych. Planujemy, implementujemy, mierzymy efekty, wyciągamy wnioski i wykonujemy następny krok. I tak krok po kroku, stanowisko po stanowisku, linia po linii, fabryka po fabryce. Warto skorzystać w tym przypadku z metody SMKL.

Metoda SMKL

Mitsubishi Electric rozwija własne rozwiązanie e-F@ctory dedykowane przedsiębiorstwom, które chcą rozpocząć podróż w kierunku Fabryki 4.0. Ze względu na japoński rodowód Mitsubishi Electric to i inne rozwiązania zbudowano w oparciu o metodologię Kaizen. Czyli ciągłego, konsekwentnego udoskonalania procesów produkcyjnych i produktu finalnego.

Podążanie w kierunku Fabryki 4.0 ułatwia metoda SMKL (Smart Manufacturing Kaizen Level). Zaprojektowano ją tak, że umożliwia stopniowe wdrażanie zasad Przemysłu 4.0 na takim poziomie organizacyjnym i w takim stopniu, jaki jest najlepszy dla fabryki w konkretnym czasie. Metoda SMKL może być Można go zaadaptować do sytuacji ekonomicznej, profilu produkcji, planów na najbliższą i dalszą przyszłość.

Założenia wdrożenia zasad Przemysłu 4.0 i metoda SMKL

Założenia są proste. Przyjęto, że wdrażanie zasad Przemysłu 4.0 będzie planowane i oceniane na czterech poziomach:

  • pojedynczego pracownika albo stanowiska roboczego (worker),
  • linii produkcyjnej, przy której znajduje się wiele stanowisk obsadzonych przez ludzi i wiele maszyn (line),
  • całej fabryki, często składającej się z wielu linii produkcyjnych o różnym stopniu skomplikowania i automatyzacji oraz ze stanowisk obsługiwanych przez ludzi.
  • Najwyższym poziomem uogólnienia jest działalność przedsiębiorstwa jako całości. Czasem oznacza to pojedynczą fabrykę, innym razem złożony organizm zbudowany z wielu zakładów połączonych skomplikowanymi relacjami ekonomicznymi, łańcuchami dostaw itp. Na tym poziomie mówimy o biznesie (business).

Metoda SMKL

Etapy realizacji

Na każdym z poziomów realizacja założeń Przemysłu 4.0 może osiągnąć jeden z poniższych etapów:

  • monitored – jeśli wdrożono narzędzie służące do zbierania danych z konkretnego stanowiska pracy lub maszyny,
  • visualised – jeśli zbierane dane są prezentowane w formie graficznej w czasie rzeczywistym na stanowisku operatora albo na stanowisku nadzoru,
  • analysed – jeśli dane są zbierane w sposób ciągły i analizowane w długoterminowych okresach w celu poszukiwania zależności pomiędzy parametrami a jakością i tempem produkcji,
  • optymised – jeśli wyniki analiz i obserwacji w czasie rzeczywistym są wykorzystywane do zasilania swoistej pętli sprzężenia zwrotnego. A także mają wpływ na optymalizację procesów produkcyjnych w czasie rzeczywistym oraz na strategiczne planowanie produkcji.

 

Metoda SMKL

Taki sposób podziału miejsc i poziomów wdrożenia ułatwia mapowanie procesu i planowanie poszczególnych etapów wdrożenia. Dzięki temu wszyscy zainteresowani wywieraniem wpływu na rozwój przedsiębiorstwa mogą sobie wyobrazić, jakie działania trzeba podjąć i jakie środki przeznaczyć, żeby osiągnąć wyznaczone cele. To z kolei stanowi punkt wyjścia dla osiągnięcia porozumienia w sprawie podejmowanych działań.

Metoda SMKL

Metoda SMKL

 

Porozumienie podczas głębokiej przebudowy modelu działania przedsiębiorstwa ma kluczowe znaczenie. Jest dość prawdopodobne, że w którymś momencie niektórzy uczestnicy procesu mogą się poczuć nierówno traktowani. Zwłaszcza jeśli zwiększone nakłady na jeden dział (np. zakup maszyn) zbiegną się w czasie z cięciami kosztów w innych działach (marketing, księgowość, IT).

Porozumieniu sprzyjają także jasno zdefiniowane sposoby oceny skuteczności wdrożenia, z góry wyznaczone terminy realizacji poszczególnych etapów, zdefiniowane kamienie milowe procesów. Z punktu widzenia planowania i kontrolowania sprowadza się to do wyznaczania wiarygodnych i teoretycznie możliwych do osiągnięcia celów mierzonych dobrze określonymi wskaźnikami (KPI). Na każdym etapie trzeba planować i kontrolować istotne wskaźniki ekonomiczne, na przykład zwrot z inwestycji (ROI).

Od czego zacząć?

Być może dobrym pomysłem będzie rozpoczęcie w miejscu, w którym zmiany nie wymagają dodatkowych nakładów kosztów albo te koszty są minimalne. Mitsubishi Electric udostępnia darmowe narzędzia, które umożliwiają rozpoczęcie przygody z Przemysłem 4.0. Pakiet programów działających na pulpitach operatorskich umożliwia obserwowanie trendów parametrów, które w tradycyjnym środowisku najczęściej są ignorowane. To wystarczy do oswojenia się z sytuacją i przemyślenia, w jaki sposób można zacząć zarabiać na wiedzy budowanej na podstawie danych, które dotychczas bezpowrotnie tracono. Świadomość, że Przemysł 4.0 może wpłynąć na zwiększenie zysków, działa stymulująco.

 

Można zacząć od zautomatyzowania miejsc i procesów, które dotychczas obsługiwali ludzie, bez udziału układów automatyki przemysłowej albo maszyn w ogóle. Być może dobrym pomysłem jest wprowadzenie do współpracy z ludźmi cobota. Ważne, aby wymagał stosunkowo niewielkich nakładów, ale umożliwiającego kontakt z oprogramowaniem do kontroli i optymalizacji jego pracy. Dobrym miejscem może być sortowanie, paletyzowanie wyprodukowanych detali. Jeśli czynności te wykonywali dotychczas ludzie, automat może przynieść wymierne korzyści i jednocześnie zainicjować proces transformacji w kierunku Fabryki 4.0.

Istnieje wiele fabryk produkujących złożone i nowoczesne wyroby, w których proces montażu opiera się na wysoko wykwalifikowanych pracownikach. Każdy z nich zajmuje się jakimś etapem wytwarzania finalnego produktu albo montażem jednego egzemplarza od początku do końca. W tym czasie używa wielu elementów montażowych i narzędzi ręcznych. Wydajność takiego pracownika i jakość wykonania produktu zależą od znajomości dokumentacji technicznej, doświadczenia i umiejętności manualnych.

Problem polega na tym, że przy względnie prostych operacjach krzywa uczenia się jest dość stroma. Silnie zależy od indywidualnych predyspozycji pracownika. Wykształcenie w pełni sprawnego specjalisty, pracującego w oczekiwanym przez przełożonych tempie i popełniającego dopuszczoną normami przedsiębiorstwa liczbę pomyłek podczas jednej zmiany, może trwać wiele tygodni. Raz osiągnięta biegłość nie jest dana na zawsze. Po przerwie w pracy, urlopie, chorobie, okresie pracy na innym stanowisku pracownik wdraża się ponownie do wykonywania czynności.

System Pokayoke

Na takim stanowisku, co udowodniono w fabryce Mitsubishi Electric w Nagoi, warto rozważyć wdrożenie systemu Pokayoke. Jest on popularny zwłaszcza w przemyśle motoryzacyjnym i elektronicznym.

Stanowisko montażowe wyposaża się w elektroniczną dokumentację procesu, najlepiej uzupełnioną o renderowane komputerowo modele 3D. Proces produkcji jest dzielony na elementarne czynności, podczas których pracownik używa pojedynczych elementów montażowych, podzespołów i narzędzi.

Części umieszcza się w pojemnikach zamykanych klapkami, czasami dodatkowo wyposażonych w sygnalizację świetlną. Po rozpoczęciu montażu nowego urządzenia pracownik jest prowadzony krok po kroku przez system otwierający kolejne pojemniki z elementami, których należy użyć w danej chwili. Podobnie narzędzia ręczne lub pneumatyczne (elektryczne) są odblokowywane tylko w ściśle określonych fazach cyklu montażu. Dzięki temu zmniejsza się ryzyko pomyłek, wzrasta wydajność pracownika. Dodatkowo fabryka uzyskuje obiektywną informację o czasie wykonywania poszczególnych czynności oraz wydajności stanowiska pracy.

Pokayoke w fabryce Mitsubishi Electric w Nagoi

Przy okazji wdrożenia okazało się, że niektórzy pracownicy byli zbyt dobrzy, aby pracować w tempie narzuconym przez środowisko Pokayoke. Nie potrzebowali podpowiedzi, bez zaglądania do instrukcji wykonywali czynności szybciej i dokładniej, niż przewidzieli specjaliści od planowania. Dla nich z czasem przewidziano tryb ekspercki, umożliwiający pracę bez wsparcia i nadzoru automatów.

Czas zwrotu z inwestycji okazał się w tym przypadku dość długi, ponieważ wyniósł (dla dwóch linii montażowych) 2,8 roku. Menadżerowie zaakceptowali jednak tę stosunkowo wysoką wartość . Okazało się, że był to trafny wybór. Zwiększono średnią wydajność na stanowisku pracy, a ubocznym, choć pożądanym efektem, była poprawa jakości produktu.

W opisie tego przypadku najważniejszy jest sposób podejścia do problemu. Małymi krokami, przy utrzymaniu kosztów inwestycji na umiarkowanym, akceptowanym przez wszystkich poziomie i z obiektywną oceną wpływu inwestycji na wynik finansowy przedsiębiorstwa.

Zmasowane działania polegające na równoległym wdrażaniu wielu innowacyjnych rozwiązań być może wyglądają efektownie,. Jednak znacznie utrudniają obiektywną ocenę skuteczności zmian, ich rzeczywistych kosztów. Co za tym idzie – komplikują proces optymalizacji produkcji. A przecież w Fabryce 4.0 chodzi przede wszystkim o wypracowanie metod gromadzenia, przetwarzania danych i optymalizacji produkcji na podstawie informacji pozyskanych z danych. Pomocne okaże się wykorzystanie metody SMKL.