Roman DOMAŃSKI *

Natalia PAWLAK *

WYTYCZNE PROJEKTOWANIA I STOSOWANIA

SZCZUPŁYCH SYSTEMÓW PRODUKCYJNYCH

W sferze wytwórczej poszukuje się nowoczesnego modelu systemu produkcyjnego, adekwatnego do potrzeb rynku. Analizy i badania ukazują w przedsiębiorstwach ogromne pokłady marnotrawstwa zasobów. Poprawy efektywności gospodarowania należy szukać na drodze odchudzenia organizacji. W przypadku poziomu operacyjnego produkcji sytuacją docelową jest osiągnięcie ciągłego przepływu wartości w relacji klient - dostawca. Redukcja czasu cyklu produkcyjnego to ciągle aktualny paradygmat, który pozwala minimalizować pozostałe czynniki. W końcowym efekcie przedsiębiorstwo uzyskuje zdolność do szybszej reakcji na życzenia klienta.

Słowa kluczowe: system produkcyjny, lean manufacturing, przepływ ciągły, marnotrawstwo

1. WYMOGI RYNKU DETERMINANTĄ ORGANIZACJI

SYSTEMU PRODUKCYJNEGO

W panującej obecnie sytuacji rynkowej warunki dyktuje klient. Przedsiębiorstwa, aby odnieść sukces w realizowanej domenie działalności, zmuszone są stosować w codziennej praktyce indywidualne podejście do ostatecznego odbiorcy. Rynek (klient) wymaga jednak w dalszym ciągu stopniowo coraz więcej. Tendencje rynkowe wymuszają zmiany organizacyjne w firmach. Rozwiązywanie skomplikowanych problemów w obszarze logistyki produkcji przedsiębiorstw (reorganizacja działalności), to współcześnie spotykana codzienność. Od skali pozytywnych efektów zależeć będzie dalszy byt i pozycja każdego przedsiębiorstwa ze sfery wytwórczej.

1.1. Wymogi rynku

Współczesny rynek charakteryzuje się zapotrzebowaniem na niewielkie ilości produktów. Stara ekonomia skali w wersji konwencjonalnej (przypadek produkcji samochodu przez Forda) odchodzi w zapomnienie, zaś jej miejsce zajmuje wytwarzanie dopasowane do aktualnych, indywidualnych potrzeb ostatecznego klienta. Docelowy kierunek to produkcja dóbr na zamówienie tzw. nowoczesne rzemieślnictwo (nowoczesne manufaktury).

Równocześnie rynek obfituje wyrafinowaniem i wysoką specyfiką potrzeb, domagając się pilnego ich zaspokajania. Występująca współcześnie oferta produktowa jest bardzo bogata, o czym świadczy wielokryterialna segmentacja rynku finalnego odbiorcy. Natura ludzka w toku ewolucji nieustannie doznaje dysonansu egzystencjalnego. Niweluje go domagając się produktów (nowych bądź zmodyfikowanych), poprawiających standard życia. Te dwie kwestie: chęć wyróżnienia się i rzeczywiste potrzeby, to żądanie rynku o zwiększenie ilości wariantów produktów.

Klinet jest przy tym istotą efemeryczną. Spektrum jego potrzeb ulega ciągłym fluktuacjom. Obserwuje się coraz krótszy czas korzystania przez niego z dóbr, których dopiero co się domagał. Skróceniu ulegają zatem cykle życia produktów na rynku. Krótszy czas występowania produktu w sferze sprzedaży i produkcji jest sygnałem do redukcji czasu także na etapie projektowania. Syntetycznie, prowadzi to do krótszego czasu przebywania innowacji na rynku.

Dzisiejszy nabywca jest osobą niecierpliwą. Nie toleruje długiego oczekiwania na poszukiwane produkty. Powszechną praktyką staje się zagwarantowanie przez przedsiębiorstwa krótkich terminów dostaw, dodatkowo solidnie dotrzymywanych w relacji firma - klient. W przypadku kilku producentów tego samego dobra, nieterminowa realizacja dostaw, skutkować może wyborem oferty konkurencji (obserwuje się brak przywiązania do marki).

Elementem dopełniającym obraz sytuacji jest konieczność zapewnienia wysokiej i stałej jakości. Należy przez to rozumieć utrzymanie określonego zestawu parametrów wyrobu wraz z aktywną, perspektywiczną działalnością na polu badań i rozwoju w zakresie wypracowywania nowych, wyższych standardów. Niezgodności jakościowe brutalnie weryfikuje rynek poprzez zmianę orientacji produktowej.

1.2. Konsekwencje dla sfery produkcji

Czasy, gdy przedsiębiorstwo wytwarzało wyłącznie jeden produkt odeszły w zapomnienie. Dywersyfikacja potrzeb klienta (wielość oferowanych rozwiązań), powoduje w przedsiębiorstwach wzrost różnorodności portfela wyrobów. Nawet jeśli firma wytwarza stosunkowo nieliczne produkty (szerokość asortymentu), to oferuje rozmaite ich konfiguracje (głębokość asortymentu).

W sferze wytwórczej obserwuje się od pewnego czasu ustawiczny spadek wielkości partii produkcyjnej. Współczesnie dąży się do wytwarzania w niewielkich (małoliczebnych) seriach. Konsekwencją przyjęcia takiego rozwiązania w praktyce jest wysoka częstotliwość prac wykonywanych na stanowiskach roboczych (wysoki stopień automatyzacji i robotyzacji sfery wytwórczej w warunkach presji czasu). Z drugiej strony spadek liczebności partii produkcyjnej objawia się również większą częstotliwością przezbrojeń potencjału produkcyjnego. Cykl wymiany asortymentu na stanowisku pracy równy kilku dniom roboczym to powoli obowiązująca norma. Przyszłościową tendencją będzie wytwarzanie całości oferowanego asortymentu w ramach dnia pracy, a być może pojedynczej zmiany.

Duża szybkość wymiany asortymentu (duża częstotliwość przezbrojeń), może zaistnieć w praktyce gospodarczej po spełnieniu wysokich wymogów jakościowych (dotyczy każdego etapu procesu wytwarzania). Pomocne w tym celu mogą okazać się chociażby takie techniki jak SMED czy 5S, warunkujące sprawny i zgodny ze standardami przebieg działań.

W toku wytwarzania produkt winien płynąć ze stanowiska na stanowisko. Umiejętność osiągnięcia takiego stanu, pozwalałaby minimalizować, a nawet zredukować zapasy robót w toku do pojedynczej sztuki wyrobu. Organizacja wytwarzania na zasadach „flow” wymagać będzie stosowania wyższych, liniowych form produkcji.

1.3. Cechy nowoczesnego systemu produkcji

Zestawiając z jednej strony zmienne wymogi rynku (postulaty), zaś z drugiej możliwości ich spełnienia przez przedsiębiorstwa produkcyjne (ograniczenia w realizacji), wykoncypować można obraz nowoczesnego systemu produkcyjnego. Zdefiniowany zostanie on poprzez zestaw cech, którymi winien się charakteryzować.

Współczesny system produkcji, to taki system w którym:

- wytwarza się gamę wyrobów w niewielkich partiach (produkcja na sygnał klientów);

- na etapie wytwarzania często występują przezbrojenia (zaspokajanie zróżnicowanych potrzeb nabywców, które podlegają fluktuacjom);

- procesy produkcyjne są stabilne (wyższe formy organizacji produkcji uzbrojone w wysokiej klasy potencjał pozwalają na szybszą reakcję - krótszy termin dostawy);

- oraz odporne na błędy (gwarantujące czystość jakościową przez wdrażanie jidoka i poka-yoke).

Powyższy układ czterech atrybutów jest ze sobą powiązany, każdy oddziałuje na pozostałe. Warunkiem wytwarzania produktów w niewielkich ilościach jest najpierw osiagnięcie krótkich przezbrojeń potencjału, występujących z dużą częstotliwością. Taki stan może zaistnieć w warunkach znacznej stabilizacji produkcji i zapewnienia odporności przebiegu procesów na zakłócenia.

2. sytuacja przedsiębiorstw produkcyjnych

Korespondując z konsekwencjami wynikającymi dla systemu produkcyjnego, należy wspomnieć również o takich czynnikach makroekonomicznych jak konkurencja cenowa czy agresywna polityka importowa. W dobie powszechnej integracji i globalizacji, przedsiębiorstwa zmuszone są funkcjonować na coraz bardziej rozległych rynkach, które podlegają znacznym wahaniom koniunktury.

Problemy zewnętrzne to nie jedyna bolączka przedsiębiorstw produkcyjnych. Wewnątrz przedsiębiorstw również występują rozmaite reperkusje. Do najczęściej spotykanych, a przy tym najbardziej dotkliwych, należą:

- niska produktywność,

- duże zapasy,

- długie cykle produkcyjne,

- słaba płynność finansowa,

- wysoka usterkowość itp., które w konsekwencji przekładają się na pogorszenie sytuacji rynkowej przedsiębiorstw: spadek sprzedaży i utratę klientów.

W wyniku współpracy przemysłu ze środowiskiem naukowym i firmami konsultingowymi, dostrzeżono wymowne fakty w sferze logistyki produkcji. W typowym przedsiębiorstwie, spośród wszystkich procesów (kroków w produkcji) tylko 15-20% przyczynia się do powiększania wartości dodanej! Zatem tylko 1/5 działań, to rzeczywista zasługa przedsiębiorstwa, którą klient winien zrekompensować. Resztę stanowią czynności, które bezzasadnie kumulują koszty. Także w dziedzinie logistyki zaopatrzenia zauważono marnotrawstwo. Od momentu pojawienia się w magazynie zaopatrzenia do momentu ukończenia produktu, tylko przez 0,2% czasu jaki materiał spędza w przedsiębiorstwie, jest dodawana wartość! Wynik ten z pewnością można poprawić, poprzez połączenie sfer logistyki zaopatrzenia z logistyką produkcji (reorganizacja wewnętrzna) oraz bardziej racjonalną politykę zakupów i dostaw strumieni materiałowych.

Zaprezentowane problemy wewnętrzne mają swoje przyczyny, które zidentyfikowano. Reasumując, przedsiębiorstwa zdały sobie sprawę, iż drogą wyjścia z tej sytuacji jest osiągniecie poprawy w zakresie efektywności działania. Zwrócono uwagę na wypowiedź inżynierów Toyoty, którzy stwierdzili, że: najbardziej wydajną formą produkcji jest minimalizacja czasu jaki upływa od momentu rozpoczęcia do zakończenia produkcji. Mowa o odchudzeniu organizacji.

3. ISTOTA LEAN MANUFACTURING (LM)

Opowiednikami angielskiego „lean” w polskim nazewnictwie są terminy „wyszczuplenie” oraz „odchudzenie”. Na samym wstępie należy zaznaczyć, iż lean manufacturing (LM) możemy traktować jako filozofię, metodę, technikę czy system zarządzania. Wybór odpowiedniego określenia powinien być podyktowany zakresem prowadzonych rozważań.

Koncepcja LM, która cieszy się obecnie dużym zainteresowaniem, bazuje na rozwiązaniach znanych i funkcjonujących w rzeczywistości. Składowe filozofii lean manufacturing to:

- Total Quality Management (TQM),

- Just in Time (JiT),

- przejrzystość stanu produkcji (wizualizacji postępu produkcji służy metoda 5S oraz prezentacja czasu taktu produkcji - takt time T/T).

Do ery LM, przytoczone koncepcje były przedmiotem odrębnych zainteresowań specjalistów z zakresu jakości, logistyki i produkcji. W erze lean manufacturing, wymienione rozwiązania tworzą łącznie nową jakość (efekt synergii).

	Produkcja rzemieślnicza	Produkcja masowa	Lean Production (LM)	Lean Enterprise	Lean Expanded Enterprise/ Organizacja wirtualna
orientacja	na klienta	na procesy wewnętrzne	na klienta	na integrację z klientem	na jedność z klientem
podstwowe charakterystyki produkcji	niewielka produkcja, wykwalifikowani pracownicy, ręczne narzędzia, brak automatyzacji, zdecentralizowana organizacja	produkcja wielkich ilości, słabo wykwalifikowani pracownicy, wyspecjalizowane maszyny i narzędzia, automatyzacja	działania pozbawione marnotrawstwa	procesy łatwe do przekonfigurowania	przedłużenie zdolności i potrzeb klienta
perspektywy współdziałania	cechy branżowe, handel barterowy, system feudalny, niewielu partnerów	integracja pionowa w tył do surowców	bliska współpraca z dostawcami	współpraca wynikająca z potrzeby chwili	długo- okresowa współpraca
poziom dojrzałości systemu produkcyjnego	1	2	3	4	5

Tab. 1. Ewolucja systemów przemysłowych [4]

Szczupła produkcja czerpie z historycznych dokonań praktyki zarządzania, wzmocniona o współczesne rozwiązania (zob. tabela). Z jednej strony nawiązuje do zjawisk sprzed rewolucji przemysłowej. Występował wówczas wysoki indywidualizm odbiorcy i znaczna inwencja pracowników w manufakturach. Potem, w erze industrialnej dokonała się standaryzacja pracy i organizacja przepływu produkcji w postaci form liniowych (dokonania Forda). Współcześnie te dwie tendencje uległy zespoleniu za pośrednictwem ideii pracy zespołowej.

Kardynalną zasadą tak stworzonej koncepcji, jest eliminacja wszelkiego marnotrawstwa. Termin szczupła produkcja wynika z faktu zużywania mniejszej ilości wszelkich czynników w procesie wytwarzania, niż ma to miejsce w przypadku konwencjonalnej produkcji masowej: połowę wysiłku pracy ludzkiej, połowę przestrzeni produkcyjnej, połowę środków zainwestowanych w oprzyrządowanie i narzędzia, połowę czasu pracy inżynierów projektujących nowy wyrób, który wdrażany jest w o połowę krótszym czasie. Ponadto wymaga ona utrzymywania o połowę mniejszych zapasów, a w rezultacie prowadzi do zmniejszenia o połowę liczby defektów oraz pozwala na zwiększenie asortymentu produkowanych wyrobów.[2]

Szczupłe podejście do produkcji bazuje na 5 zasadach [3]:

- dokładnie ustalić wartość dla konkretnego produktu (wartość definiuje klient; może nim być końcowy użytkownik wyrobu, następny proces produkcyjny lub następna firma w łańcuchu dostaw);

- zidentyfikować strumień wartości dla każdego produktu (czynności dodające i nie dodające wartości - marnotrawstwo „muda” I i II stopnia);

- zapewnić niezakłócony przepływ wartości (uzyskanie ciągłego przepływu w produkcji - flow w warunkach dużej zmienności asortymentu - małe partie, duża częstotliwość przezbrojeń);

- wdrożyć system ssący w relacji klient - dostawca, również w relacjach wewnętrznych („wyciąganie”, produkcja pod zapotrzebowanie kolejnego ogniwa);

- dążyć do doskonałości (reorientacja, poprawa sytuacji obecnej).

Pięć kroków szczupłego podejścia najłatwiej zastosować w systemie produkcyjnym na poziomie pojedynczego procesu. Z czasem należy doprowadzić do ich implementacji na szczeblu przedsiębiorstwa (wszystkie procesy wewnętrzne), zaś w dalszej fazie zainteresować szczupłością dostawców i klientów w ramach całego łańcucha dostaw.

4. SZCZUPŁE projektowanie produkcji

Tworzenie ciągłego przepływu i wdrożenie systemu ssącego nie jest sprawą łatwą. Zharmonizować należy bowiem przepływ 3 strumieni: informacji, materiałów oraz kapitału ludzkiego. Od znajomości celów produkcyjnych, szybkości detekcji zakłóceń i wdrażanych w toku wytwarzania działań korygujących zależeć będzie obraz systemu produkcyjnego, a tym samym ocena kadry zarządzającej przedsiębiorstwa.

Plan postępowania, gwarantujący „flow” w sferze produkcji obejmuje [1]:

- właściwe przyporządkowanie wyrobów do gniazda lean (selekcja rodzin wyrobów, ciągi technologiczne podobnej przepustowości);

- wyznaczenie czasu takt - takt time T/T (zdefiniowanie pojęcia taktu, analiza jego stabilności);

- analizę marszruty technologicznej wytworzenia sztuki wyrobu aż do poziomu zabiegu (przegląd czynności pod kątem nakładu pracy i możliwości standaryzacji);

- badanie czasu wykonania poszczególnych zadań w przekroju potencjału produkcyjnego i kapitału ludzkiego (rzeczywisty wskaźnik obciążenia);

- analizę zawierania się czasu wykonania zadania w czasie taktu (stopień niewykorzystania lub przeciążenia zasobów);

- ocenę możliwego do zastosowania poziomu automatyzacji, z uwzględnieniem uniwersalności i elastyczności potencjału;

- projektowanie przestrzennego rozmieszczenia procesu tzw. layoutu, pod kątem maksymalizacji wydajności przepływu;

- dobór personelu w aspekcie ilościowym i jakościowym oraz alokację prac między pracowników (bilans operatorów);

- określenie sposobu harmonogramowania stymulatora (wprowadzenie podziałki, umożliwiającej bieżącą kontrolę procesu produkcji);

- opisanie zmian zachowań stymulatora spowodowanych fluktuacjami popytu klienta (np. tworzenie buforów magazynowych w celu stabilizacji taktu).

Przedstawiona metodologia postępowania, jest receptą na najbardziej efektywny sposób organizacji wytwarzania realizowany w liniach produkcyjnych.

5. lean - wyższy stopień rentowności

Czynnikiem decydującym o konurencyjności koncepcji LM jest efektywność (relacja efektu do nakładu). W typowym przedsiębiorstwie produkcyjnym 40-70% aktywów w ramach łańcucha logistycznego stanowią aktywa stałe - maszyny i urządzenia, reszta to aktywa zmienne - materiały i surowce oraz wyroby gotowe. Miernikiem efektywności przedsiębiorstwa może być poziom kosztów w dziedzinie produkcji. To przedsiębiorstwo, które ma wyższy wskaźnik ROA (rentowność aktywów) będący relacją marży zysku do zwrotu z aktywów, osiąga wyższe profity w stosunku do konkurentów.

Sposób realizacji produkcji ma decydujący wpływ na marżę zysku, wolumen sprzedaży i skalę kosztów całkowitych. Wzrost marży zysku jest możliwy poprzez zwiększanie wydajności produkcji, skracanie czasu wprowadzania wyrobu na rynek oraz osiąganie wyższego wskaźnika realizacji zleceń. Rentowność aktywów stałych można poprawić poprzez skrócenie czasu przygotowania produkcji, lepsze gospodarowanie majątkiem (maksymalizacja stopnia wykorzystania potencjału) i bardziej racjonalny rozdział kapitału (niższy stopień jego zaangażowania). Natomiast rentowność aktywów zmiennych można poprawić na drodze redukcji zapasów: wyrobów gotowych, produkcji w toku oraz materiałów i surowców (mniejszy rozmiar buforów).[5]

6. Obszary zastosowania LM

W sferze produkcji szczupłe wytwarzanie cechuje:

- produkcja ciągniona typu „pull” (ilość zgodna z zapotrzebowaniem),

- filozofia przepływu materiałów (flow),

- redukcja poziomu zapasów,

- głowny nacisk na jakość produktów i procesów (negacja przeróbek, minimalizacja zbędnych działań).

Koncepcję szczupłego wytwarzania należy stosować w warunkach względnie stabilnego (mało zróżnicowanego) popytu. Adresowana jest ona do ograniczonego pod względem różnorodności zbioru asortymentu (rodziny wyrobów). W praktyce spotykana jest w przypadku montażu na zamówienie i produkcji na magazyn oraz częściowo w przypadku produkcji na zamówienie (końcowe etapy procesu technologicznego).

Szczupłej produkcji winna odpowiadać szczupła sfera zaopatrzenia. W zakresie charakterystyki zasileń materiałowych można postulować o:

- redukcję poziomu zapasów po stronie dostawców,

- większą niezależność od prognoz (bazowanie na rzeczywistych danych),

- elastyczność dostawców (dostępność oferty surowcowej),

- potencjał dostawcy,

- zdolność do szybkiej reakcji (krótki czas realizacji zamówienia),

- niezawodność dostaw (pewność realizacji).

Przyjmując perspektywę przedsiębiorstwa produkcyjnego, to sfera produkcji (struktura sytemu produkcyjnego) determinuje organizację sfery produkcji (kształt systemu zaopatrzenia). Obrany punktwidzenia można traktować jako paradygmat - proces produkcji jest działaniem wiodącym w stosunku do innych działań w przedsiębiorstwie - w tym konkretnym przypadku nadrzędnym do realizacji zaopatrzenia materiałowego.

Wypracowane rozwiązanie integracyjne obu sfer uwarunkowane będzie rozwiązazanami w dziedzinie produkcji (MRPI, MRPII czy ERP), produktu (CE i QFD) oraz kwestii reguł współpracy (VMI, CMI, SCM, QR).

7. PODSUMOWANIE

Słynną maksymę Heraklita „Panta rei” (wszystko płynie), na gruncie LM biznesowo sparafrazowali Womack i Jones: w przepływie wartości, dostrzec wartość przepływu. Rozwiązanie określane mianem TPS (Toyota Production System - System Produkcyjny Toyoty) oraz pozycja Toyoty w branży samochodowej, to dobitne przykłady pokazujące teorię w praktyce, zwracające uwagę na możliwości drzemiące w odchudzeniu organizacji.[3]

Krótszy cykl produkcyjny, to szybsza reakcja na wymagania klienta. W konsekwencji, to mniej zaangażowanych zasobów i szybszy cykl obiegu pieniądza.

Zwycięstwo w rywalizacji rynkowej odniesie ten, kto lepiej będzie potrafił realizować sekwencję czterech prostych działań (pętla O-O-D-A Boyda): obserwuje otoczenie, wyciąga wnioski i odpowiednio orientuje organizację (kształtowanie struktury systemu produkcyjnego), potrafi podjąć właściwą decyzję w kluczowym momencie oraz jest zdolny do wprowadzenia jej w życie.

LITERATURA

1. Rother M., Harris R., Tworzenie ciągłego przepływu, Wrocław Center for Technology Transfer, Wrocław 2004.

2. Womack J. P., Jones, D. T., Roos, D., The machine that changed the world, Rawson Associates, New York 1990.

3. Womack J. P., Jones D. T., Odchudzanie firm - eliminacja marnotrawstwa kluczem do sukcesu, Centrum Informacji Menadżera, Warszawa 2001.

4. http://www.lean.org.pl/lm.html?id=3 październik 2006

5. http://www.sap.com/poland/solutions/business-suite/erp/brochures/organizacja_produkcji.pdf listopad 2006

* Instytut Inżynierii Zarządzania Politechniki Poznańskiej

2

Roman DOMAŃSKI, Natalia PAWLAK

3

Wytyczne projektowania i stosowania szczupłych systemów produkcyjnych

Logistyka 1/2007

---