Клеточное производство — это процесс производства, который является подразделом производства «точно в срок» и бережливого производства, включающего групповые технологии . Цель сотового производства — двигаться как можно быстрее, производить как можно больше разнообразных аналогичных продуктов, производя при этом как можно меньше отходов. Сотовое производство предполагает использование нескольких «ячеек» на конвейере . Каждая из этих ячеек состоит из одной или нескольких различных машин, выполняющих определенную задачу. Продукт перемещается из одной ячейки в другую, каждая станция завершает часть производственного процесса. Часто камеры имеют U-образную форму, поскольку это позволяет надзирателю меньше двигаться и иметь возможность легче наблюдать за всем процессом. Одним из самых больших преимуществ сотового производства является его гибкость. Поскольку большинство машин автоматизированы, простые изменения можно вносить очень быстро. Это позволяет разнообразно масштабировать продукт, вносить незначительные изменения в общий дизайн, а в крайних случаях — полностью менять общий дизайн. Эти изменения, хотя и утомительны, могут быть выполнены чрезвычайно быстро и точно. [1]
Ячейка создается путем объединения процессов, необходимых для создания определенного результата, например детали или набора инструкций. Эти ячейки позволяют сократить количество посторонних шагов в процессе создания конкретного результата, а также способствуют быстрому выявлению проблем и стимулируют общение сотрудников внутри ячейки для быстрого решения возникающих проблем. Говорят, что после внедрения сотовое производство гарантированно приведет к значительному увеличению производительности и качества, одновременно сокращая количество запасов, площадей и времени, необходимых для создания продукта. Именно по этой причине ячейку потока единичных изделий называют «самым совершенным бережливым производством». [1]
Сотовое производство является производным от принципов групповой технологии, предложенных американским промышленником Ральфом Фландерсом в 1925 году [2] и принятых в России учёным Сергеем Митрофановым в 1933 году (чья книга по этой теме [3] была переведена на английский язык в 1959 году). . Бербидж активно продвигал групповые технологии в 1970-х годах. [4] «По-видимому, японские фирмы начали внедрять клеточное производство где-то в 1970-х годах», а в 1980-х годах клетки мигрировали в Соединенные Штаты как элемент производства «точно в срок» (JIT). [5]
В одной из первых англоязычных книг, в которой обсуждалось клеточное производство, книга Холла в 1983 году называла клетку «U-линией», что означает обычную или идеальную U-образную конфигурацию клетки [6] — идеальную потому что эта форма объединяет все клеточные процессы и действия в кластер, обеспечивая высокую видимость и контакт. К 1990 году клетки стали рассматриваться как основа производства точно в срок, настолько, что Хармон и Петерсон в своей книге « Изобретение фабрики заново » включили раздел под названием «Ячейка: фундаментальная фабрика будущего». [7] Клеточное производство получило развитие в 1990-х годах, когда метод «точно в срок» был переименован в бережливое производство. [8] Наконец, когда JIT/бережливое производство стало широко привлекательным в секторе услуг, концепции сотовой связи нашли свое применение в этой сфере; например, последняя глава Хайера и Веммерлёва посвящена офисным клеткам. [9]
Ячейки создаются на рабочем месте для облегчения потока. Это достигается путем объединения операций, машин или людей, участвующих в последовательности обработки естественного потока продуктов, и группировки их близко друг к другу, отдельно от других групп. Эта группа называется ячейкой. Эти ячейки используются для улучшения многих факторов в производственных условиях за счет обеспечения потока единичных изделий . [1] [10] Примером потока единичных изделий может служить производство металлической детали корпуса, которая поступает на завод от поставщика отдельными деталями, требующими сборки. Сначала детали перемещали из хранилища в камеру, где они сваривались вместе, затем полировались, покрывались покрытием и, наконец, упаковывались. Все эти этапы будут выполняться в одной ячейке, чтобы свести к минимуму различные факторы (так называемые процессы/этапы , не добавляющие ценности ), такие как время, необходимое для транспортировки материалов между этапами. Некоторые распространенные форматы одиночных ячеек: U-образная форма (удобна для общения и быстрого перемещения работников), прямая линия или L-образная форма. Число рабочих внутри этих формаций зависит от текущего спроса и может регулироваться для увеличения или уменьшения производства. Например, если ячейку обычно занимают два работника, а спрос увеличивается вдвое, в ячейку следует поместить четырех рабочих. Аналогичным образом, если спрос уменьшится вдвое, ячейку займет один рабочий. Поскольку ячейки оснащены разнообразным оборудованием, поэтому требуется, чтобы каждый сотрудник имел навыки работы с несколькими процессами. [1]
Хотя существует множество преимуществ формирования клеток, есть и некоторые очевидные преимущества. Это быстро становится очевидным при наблюдении за ячейками, в которых кроется неэффективность, например, когда сотрудник слишком занят или относительно неактивен. Устранение этой неэффективности может во многих случаях увеличить производство и производительность на 100% и более. В дополнение к этому, формирование ячеек последовательно высвобождает пространство на производстве/сборке (за счет наличия инвентаря только там, где это абсолютно необходимо), повышает безопасность в рабочей среде (из-за меньшего количества обрабатываемого продукта/инвентаря), улучшает моральный дух (путем придания сотрудникам чувства выполненного долга и удовлетворения), снижает стоимость инвентаря и уменьшает его устаревание. [1]
Когда формирование ячейки слишком сложно, для повышения эффективности и потока применяется простой принцип, то есть выполнять процессы в определенном месте и собирать материалы в этой точке со скоростью, определяемой средним спросом клиентов ( эта скорость называется временем такта ). Это называется процессом кардиостимулятора. [10]
Несмотря на преимущества проектирования потока единичных изделий, перед внедрением необходимо тщательно продумать формирование ячейки. Использование дорогостоящего и сложного оборудования, которое имеет тенденцию выходить из строя, может привести к огромным задержкам в производстве и свести на нет выпуск продукции до тех пор, пока его не удастся снова запустить в эксплуатацию. [1]
«Ячейка — это небольшая организационная единица… созданная для использования сходства в том, как вы обрабатываете информацию, производите продукты и обслуживаете клиентов. Производственные ячейки [точно определяют расположение] людей и оборудования, необходимых для обработки семейств одинаковых продуктов. части] могли проехать несколько миль, чтобы посетить все оборудование и рабочую силу, необходимые для их изготовления... После реорганизации семейства одинаковых деталей производятся вместе в пределах физических границ ячеек, в которых находится большая часть или все необходимые ресурсы,... облегчая быстрый поток и эффективная обработка материалов и информации... Кроме того, операторы ячеек могут проходить перекрестное обучение на нескольких машинах, участвовать в ротации должностей и брать на себя ответственность за задачи, [которые] ранее принадлежали руководителям и вспомогательному персоналу, [включая] деятельность такие как планирование и составление графиков, контроль качества, устранение неполадок, заказ запчастей, взаимодействие с клиентами и поставщиками, а также ведение учета». [11]
Короткие расстояния перемещения внутри клеток ускоряют потоки. Более того, компактность соты сводит к минимуму пространство, которое может позволить накапливать запасы между сотовыми станциями. Чтобы формализовать это преимущество, ячейки часто имеют встроенные правила или физические устройства, которые ограничивают количество инвентаря между станциями. Такое правило известно на языке JIT/бережливого производства как канбан (от японского), которое устанавливает максимальное количество единиц, допустимое между поставляющей и использующей рабочей станцией. (Обсуждение и иллюстрации ячеек в сочетании с канбаном можно найти в [12] ). Самая простая форма — квадраты канбана — это отмеченные области на этажах или столах между рабочими местами. Правило, применимое к производственной станции: «Если все квадраты заполнены, остановитесь. Если нет, заполните их». [13]
В офисной ячейке применяются те же идеи: группы хорошо подготовленных членов ячейки, которые совместно быстро выполняют всю обработку для семейства услуг или клиентов. [14]
Виртуальная ячейка — это вариант, в котором все ресурсы ячейки не объединены в физическом пространстве. В виртуальной ячейке, как и в стандартной модели, члены команды и их оборудование предназначены для семейства продуктов или услуг. Хотя люди и оборудование физически рассредоточены, как в мастерской, их узкая направленность на продукт направлена на достижение быстрой производительности со всеми ее преимуществами, как если бы оборудование было перемещено в сотовый кластер. [15] Из-за отсутствия видимости физических ячеек, виртуальные ячейки могут использовать дисциплину правил канбана, чтобы тесно связать потоки от процесса к процессу.
Простое, но довольно полное описание реализации ячейки взято из 96-страничного буклета 1985 года, выпущенного корпорацией Kone в Финляндии, производителем лифтов, эскалаторов и т.п. Далее следуют выдержки:
«Первый шаг заключался в создании ячеек в отделах сборки, электрических и химических испытаний. В апреле 1984 года было создано шесть ячеек, обозначенных разными цветами... Все устройства, изготовленные в ячейках, идентифицируются по цвету ячейки, и все устройства обратной связи контроль качества направляется прямо работникам соответствующей ячейки... Вторым шагом летом 1984 года было «клеточное» производство узлов анализатора, [которые] необходимы в ячейках анализатора, и проверка их на соответствие Необходимо. Производство пяти сборочных ячеек состоит исключительно из определенных узлов анализатора. Детали и материалы расположены в ячейках... Контроль материалов между ячейками основан на системе вытягивания и фактическом спросе в ячейках анализатора. существует буфер, состоящий из двух частей для каждого (примерно 25 различных) субблока. Когда одна деталь принимается в сборку, из соответствующей элементарной ячейки заказывается новая. Заказ осуществляется [с помощью] магнитного [канбана]. Кнопка ], которая идентифицирует ячейку заказа (по цвету), единицу измерения (по коду) и дату заказа. Когда ячейка-производитель выполнила заказ, единица переносится кнопкой [канбан] на свое место в заказе клеточная полка. Заказы от элементарных ячеек к подъячейкам основаны на том же принципе. Единственное отличие состоит в том, что размер буфера составляет шесть субъединиц. Эта [процедура] была реализована в августе 1984 года». [16]
Для реализации сотового производства необходимо выполнить ряд шагов. Во-первых, изготавливаемые детали необходимо сгруппировать по сходству (по конструктивным или технологическим требованиям) в семейства. [17] Затем необходимо провести систематический анализ каждой семьи; обычно в форме анализа производственного потока (PFA) для производственных семейств или анализа данных конструкции/продукта для семейств конструкций. [17] Этот анализ может занять много времени и средств, но он важен, поскольку для каждого семейства деталей необходимо создать ячейку. Кластеризация машин и деталей — один из самых популярных методов анализа производственных потоков. Алгоритмы группировки деталей машин включают в себя кластеризацию рангового порядка, кластеризацию модифицированного рангового порядка [18] и коэффициенты подобия.
Существует также ряд математических моделей и алгоритмов, помогающих в планировании центра сотового производства, которые учитывают множество важных переменных, таких как «множественное расположение заводов, распределение на нескольких рынках с планированием производства и различное сочетание деталей». [19] Как только эти переменные определены с заданным уровнем неопределенности, можно выполнить оптимизацию для минимизации таких факторов, как «общая стоимость хранения, обработка материалов между ячейками, внешняя транспортировка, фиксированные затраты на производство каждой детали на каждом заводе», заработная плата за машины и рабочую силу». [19]
Ключом к созданию потока является постоянное улучшение производственных процессов. При внедрении сотового производства руководство обычно «встречает сильное сопротивление со стороны производственников». [1] Будет полезно позволить переходу к производству сотовых телефонов происходить постепенно. В этом процессе.
Также сложно бороться с желанием иметь под рукой какой-то инвентарь . Это заманчиво, поскольку было бы легче восстановиться после того, как сотруднику внезапно пришлось взять отпуск по болезни . К сожалению, в сотовом производстве важно помнить основные принципы: «Вы тонете или плывете вместе как единое целое» и что «Инвентаризация скрывает проблемы и неэффективность». [1] Если проблемы не выявлены и впоследствии не решены, процесс не улучшится.
Другой распространенный набор проблем связан с необходимостью перемещения материалов между операциями. Эти проблемы включают в себя «исключительные элементы, количество пустот, расстояния между машинами, узкие места в машинах и деталях, расположение и перемещение машин, маршрутизацию деталей, изменение нагрузки ячеек, перемещение материала между и внутри ячеек, реконфигурацию ячеек, динамические требования к деталям, а также время работы и завершения». ." [20] Эти трудности необходимо учитывать и решать, чтобы создать эффективный поток в клеточном производстве.
Клеточное производство объединяет разрозненные процессы, образуя короткие, целенаправленные пути в концентрированном физическом пространстве. Построенная таким образом ячейка по логике сокращает время потока, расстояние потока, площадь, инвентарь, обработку, планирование транзакций, а также брак и переработку (последнее из-за быстрого обнаружения несоответствий). Более того, ячейки приводят к упрощению и более высокой достоверности затрат, поскольку затраты на производство элементов содержатся внутри ячейки, а не разбросаны по расстоянию и времени отчетности. [21] [22]
Сотовое производство облегчает как производство, так и контроль качества. [17] Клетки, которые неэффективны ни по объему, ни по качеству, можно легко изолировать и направить на улучшение. Сегментация производственного процесса позволяет легко выявлять проблемы и становится более ясным, какие части затронуты проблемой.
Существует также ряд льгот для сотрудников, работающих в сфере производства сотовой связи. Структура мелких ячеек улучшает сплоченность группы и масштабирует производственный процесс до уровня, более управляемого для рабочих. [17] Работники легче видят проблемы или возможные улучшения внутри своих ячеек и, как правило, более мотивированы предлагать изменения. [17] Кроме того, эти улучшения, инициированные самими работниками, вызывают все меньшую и меньшую потребность в руководстве, поэтому со временем накладные расходы могут быть сокращены. [17] Кроме того, работники часто могут переключаться между задачами внутри своей ячейки, что обеспечивает разнообразие в их работе. Это может еще больше повысить эффективность, поскольку монотонность работы связана с прогулами и снижением качества продукции. [19]
Тематические исследования в области оперативного и бережливого производства изобилуют впечатляющими количественными показателями в этом направлении. Например, компания BAE Systems, Platform Solutions (Форт-Уэйн, Индиана), производящая средства контроля и управления авиационными двигателями, внедрила ячейки на 80 процентов производства, сократив время выполнения заказов у клиентов на 90 процентов, запасы незавершенного производства на 70 процентов, пространство для одного семейство продуктов с 6000 квадратных футов до 1200 квадратных футов, одновременно повышая надежность продукта на 300 процентов, повышая квалификацию рабочей силы профсоюзного цеха и будучи признанным лучшим заводом отраслевой недели в 2000 году. [23] Пять лет спустя переработка и брак был сокращен на 50 процентов, циклы внедрения новой продукции - на 60 процентов, а транзакции - на 90 процентов, при этом оборачиваемость запасов увеличилась в три раза, а время обслуживания - на 30 процентов, а также была удостоена премии Синго за 2005 год .
Кажется, трудно определить, какая часть этих преимуществ происходит от самой клеточной организации; среди многих тематических исследований, исследованных для этой статьи, лишь немногие включают попытки выделить преимущества. Единственным исключением является спор с компанией Steward, Inc. (Чаттануга, Теннесси), производящей никель-цинковые ферритовые детали для подавления электромагнитных помех. По словам авторов тематического исследования, использование ячеек привело к сокращению времени цикла с 14 до 2 дней, запасов незавершенного производства на 80 процентов, готовых запасов на 60 процентов, задержек на 96 процентов и занимаемого пространства на 56 процентов. [25]
Другое тематическое исследование, посвященное клеткам, включает количественные оценки степени, в которой клетки внесли свой вклад в общую пользу. В компании Hughes Ground Systems Group (Фуллертон, Калифорния), производящей печатные платы для оборонной техники, в 1987 году была запущена первая ячейка, которая начиналась как пилотный проект с участием 15 добровольцев. Месяц спустя начала работу вторая ячейка, и к 1992 году все Производственные сотрудники численностью около 150 человек были объединены в семь ячеек. До появления ячеек время цикла печатной платы от выпуска комплекта до отправки потребителю составляло 38 недель. После того, как элементы взяли на себя всю производственную последовательность (механическая сборка, волновая пайка, термический цикл и защитное покрытие), время цикла сократилось до 30,5 недель, из которых менеджер по производству Джон Рейсс объяснил 20 недель использованием «системы диаграмм незавершенного производства». " командам сотовой связи и остальные 10,5 недель самой сотовой организации. Позже, когда выяснилось, что клетки слишком большие и громоздкие, размеры клеток сократились на две трети, в результате чего появились «микроячейки», которые сократили время цикла еще на 1,5 недели. Наконец, благодаря внедрению некоторых других улучшений продолжительность цикла сократилась до четырех недель. Другие улучшения включали сокращение запасов незавершенного производства с 6 или 7 дней до одного дня и процент брака с 0,04 до 0,01 . ячейка снижает затраты на транспортировку, незавершенное производство и готовую продукцию, транзакции и доработку. [27] Однако, когда необходимо переместить большие, тяжелые и дорогие части оборудования (иногда называемые «памятниками» на бережливом жаргоне), первоначальные затраты могут быть настолько высокими, что использование ячеек становится невозможным. [28]
Существует ряд возможных ограничений для внедрения сотового производства. Некоторые утверждают, что сотовое производство может привести к снижению гибкости производства. [17] Ячейки обычно проектируются для поддержания определенного объема потока производимых деталей. Если спрос или необходимое количество снизятся, ячейки, возможно, придется перенастроить в соответствии с новыми требованиями, что является дорогостоящей операцией и обычно не требуется в других производственных установках. [17]