NÁVRH LAYOUTU PRO PRŮMYSLOVOU VÝROBU CONTINENTAL AUTOMOTIVE CZECH REPUBLIC S.R.O. SVOČ – FST 2008 Jitka Brůhová Západočeská univerzita v Plzni, Slatina 10, 341 01 Horažďovice Česká republika ABSTRAKT Projekt si klade za cíl zpracování kompletního návrhu výrobního uspořádání haly pro společnost Continental Automotive Czech Republic s.r.o.. Na základě studia nezbytné teorie a následné analýzy současného stavu byly vytvořeny varianty řešení. Celkem byly vytvořeny 4 různé koncepční varianty. Po provedení jejich rozboru a ohodnocení byla vybrána finální varianta číslo 4. Jedná se ekonomicky výhodnější variantu, která počítá pouze s dílčími úpravami současného stavu, ale s nezbytným pozitivním efektem na zlepšení materiálového toku. Tato varianta layotu byla doporučena společnosti k realizaci. KLÍČOVÁ SLOVA Logistika, Layout, Materiálový tok, Personální tok, Výrobní linka. 1. ÚVOD Cílem projektu je návrh nového dispozičního řešení pro podnik Continental Automotive Czech Republic s.r.o.. Na základě rozvoje společnosti je naplánována výstavba nové výrobní haly, kam se přesune jedna z pěti současných výrobních divizí. Na základě analýzy materiálových a personálních toků bude uvolněný prostor reorganizován tak, aby došlo ke zvýšení efektivnosti výroby. 2. SEZNÁMENÍ S PODNIKEM Společnost působí na českém trhu od roku 1994. V srpnu 2007 došlo ke koupi Siemens VDO Automotive s.r.o. společností Continental a vznikl nový obchodní název Continental Automotive Czech Republic s.r.o.. Společnost (dříve Siemens VDO) patří mezi přední světové dodavatele elektronických, elektrických a mechatronických výrobků pro automobilový průmysl, jeho produkty jsou určeny pro tuzemské i zahraniční trhy. Dceřiná společnost má centrální závod v Brandýse nad Labem. Další pobočky se nacházejí ve Frenštátu pod Radhoštěm, Adršpachu a Trutnově. Závod Brandýs na Labem má okolo 2500 zaměstnanců a rozprostírá se na pozemku o rozloze 28 200m2. Výrobní plocha činní 14 000m2. Jejími hlavními obchodními partnery jsou např. Škoda Auto a.s., Volkswagen, Renault, Suzuki, Land Rover, Peugeot a mnoho dalších do jejichž aut dodává palivové dopravní jednotky, rádia, ovládací panely klimatizace, navigace a přístrojové panely nazývané kombi přístroje. 3. ANALÝZA SOUČASNÉHO STAVU VÝROBY Výrobní prostor je rozčleněn na 4 menší výrobní haly se zaměřením na určitý typ produktu: V hale 1 se nachází výroba FF-FS (palivové dopravní jednotky) a částečně také výroba FF-IC (ovládací panel klimatizace), FF-IP (kombi přístroje). V hale 2 je umístěna výroba FF-IP (kombi přístroje) a linky divize FF-IC (ovládací panel klimatizace). Dále jsou zde některé přidružené výroby a sklad desek tištěného spoje (DPS) označovaný jako „supermarket“. V hale 3 je rozmístěna výroba DPS, tj. linky SMT a THT. Navíc je zde divize FF-RN (GPS navigace) a divize FF-IS (rádia). Hala 4 je umístěna ve skladovacích prostorách a probíhá zde výroba FF-FS (palivové dopravní jednotky). Na jedné montážní lince např. linka na kombi přístroje pracuje okolo 5 zaměstnanců a 1 seřizovač. Seřizovač má na starost zásobování linky materiálem (tj. objednává jej přes elektronický kanban) a doplňování materiálu do skluzů (tj. zásoba materiálu na lince). Každá linka má zásobu materiálu pro výrobu na 2 hodiny. Požadavek na objednávku materiálu ze skladu má být splněn do 2 hodin pro halu 1 a 2. Pro SMT a THT linky (výroba desek tištěného spoje) na hale 3 je maximální čas dodání materiálu 20 min, je to způsobeno jiným nastavením systému zásobování a jiným druhem materiálu a také blízkostí skladu. Zde se materiál dodává ve formě jednotlivě balených kotoučů. Na jednom kotouči bývá přibližně okolo 1000 až 5000 drobných elektrosoučástek podle jednotlivého typu. Vše se řídí dle elektronického kanbanu, který je součástí zavedeného informačního systému SAP.
CV
Hala 4
Sklad
Hala 1
Hala 2
Hala 3 SMT a THT linky
Vchod OBR. 3-1 Layout celého závodu Continental Automotive Czech Republic s.r.o. v Brandýse nad Labem
3.1. Odběr materiálu ze skladu Odběr materiálu ze skladu se provádí elektronickou kanbanovou kartou. S vyráběnými díly a hotovými produkty se zachází dle obecných zásad systému FIFO (first-in, first-out). Jde o systém, který zabezpečuje, aby nejstarší zboží bylo zpracováno nebo expedováno jako první. Mezi skladem a výrobní halou dochází k neustálému pohybu materiál. Pohyb je zajišťován pomocí elektrického vozíku „pendolíno“ s nosností 3000 kg a maximální rychlostí 5 km/hod. Na jedno nabití vydrží jezdit cca 12 hodin a pak se baterie musí znovu nabít. Za elektrický vozík lze připojit maximálně 5 zapřáhnutelných vozíčků (o šířce 80 cm) s maximální naloženou výškou 1,5m. Materiál se na montážní linky přiváží v ESD boxech různých rozměrů. Na každou halu jsou přiřazeni 2-3 elektrické vozíky, které se starají o přepravu. Pro konečnou montáž na hale 2 platí, že vozíky mají dvojí funkci. Jeden vozík ze skladu zaváží materiálu na jednotlivé montážní linky a po cestě zpět nabírá prázdné ESD obaly. Druhý typ vozíku zaváží ze skladu prázdné zákaznické obaly a po jejich doplnění odváží hotové výrobky do skladu a předá je do expedice. 3.2. Výroba desek tištěných spojů - SMT linky a THT linky Základem každého přístroje kromě palivových dopravních jednotek je deska tištěného spoje (DPS). Ty se vyrábí na SMT a THT linkách viz. OBR: 3-1 (označeno žlutou barvou), které pracují v nepřetržitém provozu s 12ti hodinovou pracovní dobou, aby se stihlo předvyrobit dostatečné množství DPS pro navazující montáž. Nejdříve se prázdná deska osadí drobnými elektro-součástkami např. odpory a následně většími součástkami jako např. konektory, reproduktory, ventilátory a ve speciálních případech i krokovými motorky. Desky se potom vyfrézují a putují na ICT testry, kde je prováděna komplexní kontrola každého kusu. Zkontrolovaný výrobek odveze manipulant do tzv. „supermarketu“ (tj. zásobárna DPS) na hale 2. 4. ANALÝZA BUDOUCÍHO STAVU Ve střednědobém horizontu (cca srpen 2008) je plánována výstavba nové výrobní haly „Brandýs II“ s výrobní plochou 13 000 m2 v lokalitě poblíž současného závodu Brandýs nad Labem. Do této nově postavené haly se přesune celá divize FF-FS (palivové dopravní jednotky) i s administrativou potřebnou pro zajištění výroby. Uvolněný prostor ve stávajících
výrobních prostorách haly 1 bude využit pro výrobu desek tištěného spoje (DPS) pro ovládací panel klimatizace a kombi přístrojů. Dále se do haly 1 přesune momentálně roztroušená divize FF-IC. A prostor vzniklý po hale 4 poslouží k rozšíření skladových prostor. Stávající výroba kombi přístrojů (FF-IP) zůstane na hale 2. 5. VARIANTY VÝROBNÍHO LAYOUTU Návrh výrobního layoutu pro halu 1 a 2 byl vytvořen ve 4 variantách. Veškeré návrhy byly zpracovány schématicky v programu VisTable, kde nebylo provedeno jednotlivé vykreslení výrobních linek, přičemž prostorové rozměry byli zachovány. Důvodem bylo neposkytnuti layout ve CAD souboru (pouze v PDF formátu), ze strany společnosti. Důraz byl kladen především na rozměrové uspořádání výrobní haly jako celku. U jednotlivých návrhů byli vytvořeny následující výstupy: 2D layout haly 1 a 2 (možnost předložení 3D layoutu) 2D layout s vykreslenými materiálovými toky a personálními toky I-D diagram Hodnota ujeté vzdálenosti [m] a celkového přepravního výkonu [m4] za 2 hodiny Graf vytíženosti uliček pro materiálové i personální toky Layout s grafickým znázorněním vytížení uliček Microsoft Excel tabulky s mezivýpočty. 5.1. Koncept 1, koncept 2 Varianta 1 a 2 byly převzaty od společnosti Continental a byly podrobeny podrobné analýze materiálových a personálních toků. Koncepty vznikly na základě rozhodnutí vrcholového vedení společnosti a počítali s oddělenou výrobou divizí FF-IP a FF-IC. Na základě těchto výstupů byly zpracovány další dva koncepty, které již s oddělenou výrobou nepočítají. Důvodem je logičtější uspořádání výroby. 5.2. Koncept 3 Varianta 3 reprezentuje ideální stav rozvržení výroby je však spojena s velkým přesunem výrobních linek. Vychází z konceptu 2 a zanedbává jakákoliv omezení v přestavbě linek jak časová, tak i finanční. Požadavkem společnosti bylo zachovat hlavní středovou (horizontální) uličku, nově navrhnout vchod pro zaměstnance, aby v době příchodu nebo odchodu z práce neblokovali recepci, získat volné místo pro nově nabíhající projekty o půdorysných rozměrech U-linky. Analýza materiálových toků Pro analýzu materiálových toků bylo potřeba získat pro každou montážní linku následující údaje : Vstupující díly na linku. Počet možných variant daného dílu. Počet dílů v sestavě. Pracoviště, na které vstupuje daný dílec.
Rozměry přepravních boxů. Počet kusů v boxu. Hodinová spotřeba dílce.
Tyto údaje byly shromážděny, sepsány do tabulek dle jednotlivých projektů (cca 30 linek) a následně zkontrolovány odpovědnými osobami z důvodu potvrzení jejich pravdivosti. Na základě této analýzy byl vytvořen počítačový model v programu VisTable. Jednou z analýz, který tento program umí vygenerovat je I-D diagram. Graf vyjadřuje závislost intenzity přepravy (Iintensity) tj. množství přepravovaného materiálu na dané pracoviště za jednotku času a vzdálenosti (D–distance) daného pracoviště od zdroje dodávky tj. od skladu. Uživateli programu poskytuje informaci o efektivním umístění jednotlivých linek. Základním požadavkem je, aby pracoviště vyžadující vysokou intenzitu zásobování byly umístěny co nejblíže k zásobujícímu skladu. Proto linky zakroužkované v problémové zóně viz. OBR. 5-1 by měli být přemístěny blíže ke skladu. Koncept 3 byl navržen tak, aby v tzv. problémové zóně bylo co nejméně linek, nejlépe žádné. Jednotlivé linky by měli být soustředěny okolo ideální křivky, což tato varianta splňuje. Program VisTable neumožňuje přesně vypočítat vytížení uliček mezi jednotlivými linkami a proto byli dotvořeny pomocné tabulky v Microsoft Excel. Celá výrobní hala byla rozčleněna na 66 jednotlivých uliček. Následný OBR. 5-2 ukazuje vytížení jednotlivých uliček. Kvůli lepšímu znázornění byli seřazeny a barevně označeny podle jejich vytížení. Červená barva znamená nejvíce vytížené uličky a naopak modrá nejméně vytížené uličky.
Problémové linky z hlediska dispozice
Ideální křivka
OBR. 5-1 Koncept 3: I-D diagram Denní místnost pro halu 1
Sklad
Denní místnost pro halu 2
Hlavní vchod
Jídelna Concept 3 - vytížení uliček při zásobování pracovišť materiálem 200000 180000
Průtok [m3/2 hod]
160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 4
34
42
35
58
17
20
57
59
13
14
9
68
18
3
32
8
40
5
63
45
2
36
11
25
21
16
24
37
27
65
31
60
52
15
47
6
22
48
28
66
64
53
23
1
7
46
39
číslo uličky
OBR. 5-2 Koncept 3: Grafické znázornění vytížení uliček při přepravě materiálu ze skladu
Analýza personálních toků Jedná se o sumarizaci vytížení uliček v době nástupu, oběda a svačiny. Při ranním nástupu na směnu bylo uvažováno, že pracovníci půjdou ze šatny (tj. nových hlavním vchodem) na pracoviště a zpět na konci směny. Pro čas oběda byly uvažovány 2 trasy kudy se zaměstnanci budou pohybovat. Odhadem zjištěno, že 80% pracovníků se půjde najíst do jídelny a 20 % pracovníků půjde do denních (odpočinkových) místností. A během svačinové pauzy půjde 50% do jídelny a 50% do denní místnosti. THP pracovníci nebyli uvažování z důvodu nahodilosti jejich pohybu. Na základě výsledků z tohoto vyhodnocení lze získat základní informaci o nejvytíženějších uličkách pracovníky během směny.
Denní místnost pro halu 1
Sklad
Denní místnost pro halu 2
Hlavní vchod
Jídelna Vytížení uliček personálem - SUMA 900
860
800
počet průchodů/směnu
700 600 500
438 426 368 360
400
332
300
306 302 296 290 284 274 272 272 260
256 244 244 244 240 232 222 222 206 150 132
200
92 100
72
54
50
42
40
38
36
34
30
30
30
22
24
20
12
0 12
15
1
2
35
26
42
57
58
27
59
34
24
63
45
5
46
50
51
38
37
30
4
25
16
17
52
40
48
11
39
62
31
32
44
23
65
10
61
6
18
9
číslo uličky
OBR. 5-3 Koncept 3: grafické znázornění celkového vytížení uliček pracovníky
Sumarizace materiálových a personálních toků Jedná se o sumarizaci vytížení uliček při přepravě materiálu a pohybu pracovníků na hale 1 a 2. Zjištěno bylo, že nejvytíženější uličky jsou u vchodu do skladu a do jídelny a hlavní ulička od šaten. Na základě výsledků lze navrhnout určitá opatření nejen z hlediska hladkého průběhu materiálových a personálních toků, ale především opatření z hlediska bezpečnosti. Denní místnost pro halu 1
Sklad
Hlavní vchod
Jídelna concept 3 - celkové vytížení uliček
suma (= mater. + pers.toky)
120,0% 100,0% 80,0% 60,0% 40,0% 20,0% 0,0% 4
1 34 12 42 35 2 20 15 58 17 57 27 26 59 63 24 37 45 46 30 38 50 51 25 11 14 48 36 5 18 52 53 9 13 16 64 40 23 10 68 31 32 3 62 39 60 61 44 65 28 8
číslo uličky
OBR. 5-4 Koncept 3: Grafické znázornění celkového vytížení uliček materiálovými a personálními toky
Denní místnost pro halu 2
5.3. Koncept 4 Varianta 4 je navržena tak, aby při minimálních změnách maximalizovala zlepšení výrobních charakteristik. Během zpracování návrhu 4 jsme vycházeli ze současného stavu, tj. ze současné dispozice výrobních hal. Oproti konceptu 3 je tento návrh méně náročnější na přestavbu a přemisťování linek. Linky v OBR 5-6 podbarveny červenou barvou zůstávají na svém místě. Byl využit též prostor vzniklý po odsunu liniových linek na hale 2 a to vhodně umístěným „supermarketem“. Analýza materiálových toků
OBR. 5-5 Koncept 4 - I-D diagram
Analýza personálních toků Jedná se o sumarizaci vytížení uliček konceptu 4 v době nástupu, oběda a svačiny. Na základě výsledků z tohoto vyhodnocení lze získat základní informaci o nejvytíženějších uličkách pracovníky během směny. Denní místnost pro halu 1
Sklad
Hlavní vchod
Jídelna 1000
932
900
počet průchodů/směnu
800 700 600
528 456
500
386 400
334 294 288 288
300
270 268 256 252 238 230 226
218 212 212 210 206 206
204 146 146 140 130
200
130 114
114
98
88
88
80
100
64
52
42
32
32
28
32
24
20
20
16
0 12
15
26
1
2
59
34
37
5
30
27
38
57
35
51
46
24
47
50
25
63
45
20
41
61
48
62
32
33
16
40
52
65
4
10
7
31
39
44
64
9
17
22
60
číslo uličky
OBR. 5-6 Koncept 4: Grafické znázornění celkového vytížení uliček pracovníky a celkové vytížení uliček pracovníky
Denní místnost pro halu 2
Sumarizace materiálových a personálních toků Denní místnost pro halu 1
Sklad
Denní místnost pro halu 2
Hlavní vchod
concept 4 - celkové vytížení uliček
Jídelna
su m a (= m ater. + p ers.to ky)
250,0% 200,0% 150,0% 100,0% 50,0% 0,0% 12 34 35 15 26 1
2 59 57 20 37 27 30 63 38 5 51 24 47 46 50 25 45 41 17 33 4 48 32 61 62 16 65 40 52 10 22 7 31 8 13 39 53 60 44 58 3 21 64
číslo uličky
OBR. 5-7 Koncept 4: Grafické znázornění celkového vytížení uliček materiálovými a personálními toky
3D výstup z programu VisTable
Hlavní ulička
Přepravní ulička
Denní místnost
Šatna
OBR. 5-7 3D výstup z programu VisTable
6. ZHODNOCENÍ JEDNOTLIVÝCH NÁVRHŮ Koncept 1 Koncept 1 nelze porovnávat s ostatními návrhy, jelikož do návrhu nejsou začleněny některé projekty (linky). Linky SMT a THT jsou nevhodně umístěny – mezi dvěma nejvytíženějšími uličkami; tj. mezi hlavní středovou a uličkou vedoucí do jídelny (velký počet průchodu personálu). Dle I-D diagramu je zřejmé, že dispozice některých pracovišť je neefektivní. Jedná se o návrh, který byl postupem času přepracován společnosti Continental a nahradil ho koncept 2. Koncept 2 Nedostatečná šířka uliček → středová ulička + ulička u jídelny (nejvíce vytížené) Z hlediska přepravního výkonu vychází koncept 1 lépe – o 9,4 %. Tato hodnota je ale zavádějící, jelikož projektanti společnosti Continental do konceptu 1 nezařadili některé projekty (linky). Neefektivní dispozice z hlediska I-D diagram (kritické linky jsou v grafu označeny).
Koncept 3 Složitý pro realizaci, ale výhledově představuje optimální variantu, které by se měla společnost snažit docílit (samozřejmě při dodržení stávajících vstupních podmínek). Analýzy o vytíženosti uliček naznačují, že je potřeba rozšíření středové uličky a rozdělení pro manipulaci s materiálem a pohybu personálu za účelem zvýšení hladkého průtoku materiálu a pohybu personálu, zvýšení bezpečnosti. Byl splněn požadavek: uvolnění dostatečně velkého prostoru pro nově nabíhající projekty – celkem 532,3 m2. Nevýhoda: přestěhování 1 montážní linky činní náklady okolo 200 000Kč s časovou náročností od 2 až 3 týdnů. Koncept 4 Jednodušší varianta (méně časově a hlavně finančně náročná) Na základě analýz o vytíženosti uliček došlo k návrhu rozšíření a rozdvojení uliček (středová hlavní a ulička u jídelny) pro manipulaci materiálu a pohyb personálu. Byl splněn požadavek: uvolnění dostatečně velkého prostoru pro nově nabíhající projekty – celkem 230,8 m2. Ve všech variantách je nevhodně umístěná denní místnost na hale 2. V době pauzy se u skladu potkává velké množství lidí s velkým množstvím vozíků přijíždějících do směrem do skladu.
7. CELKOVÉ ZHODNOCENÍ A DOPORUČENÍ PRO REALIZACI Sumarizace návrhů z hlediska přepravního výkonu, najeté vzdálenosti za 2 hodiny a využitelné plochy:
Koncept 1
Přepravní výkon [m4] 15,481434
Najetá vzdálenost [m] 10,457
Volně využitelné plochy [m2] -
Koncept 2
17,081327
11,667
360,2 m2
Koncept 3
14,104405
11,864
532,3 m2
Koncept 4
16,902441
11,989
230,8 m2
Návrhy
Porovnání návrhů z hlediska přepravního výkonu:
X
Koncept 1
15,481434
Koncept 2
17,081327
X
Koncept 2
17,081327
Koncept 3
14,104405
Koncept 2 Koncept 4
17,081327 16,902441
X
9,4 % (koncept 1) 17,5 % (koncept 3) 1,1 % (koncept 4)
8. ZÁVĚR A DOPORUČENÍ Projekt si kladl za cíl zhodnotit stávající řešení uspořádání výrobních linek v závodu Brandýs nad Labem společnosti Continental Automotive Czech Republic s.r.o.. Po provedené analýze byly navrženy 4 různé koncepty nového uspořádání haly 1 a 2. Jejich kritickým zhodnocením byla vybrána konečná varianta, která byla podniku doporučena. Jedná se o variantu číslo 4, která představuje největší efekt v krátkém časovém horizontu. Z hlediska dlouhodobého horizontu vychází nejlépe varianta číslo 3, která je však spojena se značnými finančními a časovými náklady. Vedení společnosti tuto variantu bude zohledňovat v dlouhodobém plánu a postupně toto řešení bude implementovat do výroby. Časový horizont implementace je předběžně stanoven na 3 roky. PODĚKOVÁNÍ Děkuji panu Ing. Antonínu Šejstalovi a dalším pracovníkům podniku Continental Automotive Czech Republic s.r.o. za spolupráci při vzniku této práce. Také děkuji panu Ing. Michalu Šimonovi, Ph.D. za vedení a odbornou pomoc při tvorbě Semestrálního a Předdiplomního projektu a Ing. Zbyňkovi Černému za pomoc při vytváření modelu v programu VisTable.
LITERATURA Knižní a časopisové publikace [1] PLEVNÝ, M., DANĚK, J. Výrobní a logistické systémy. Plzeň: ZČU, 2005. ISBN 80-7043-416-3 [2] Siemens VDO Automotive, Displej, noviny pro zaměstnance Siemens VDO Automotive s.r.o. Brandýs nad Labem, Brandýs nad Labem, 2007, červenec, listopad. [3] Šimon, M., Černý, Z., Uspořádání výrobního prostoru, závěrečná zpráva. Plzeň: ZČU –FST, Katedra KPV, 2008. Internetová zdroje [4] http://www.342.vsb.cz/sliva/zl/Zaklady%20logistiky_8.pdf [5] http://www.siemens.cz/siemjet/cz/home/vdo/historie/brandys/Main/index.jet Ostatní zdroje [6] Interní zdroje podniku
