VYSOKÉ UýENÍ TECHNICKÉ V BRNċ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA PODNIKATELSKÁ FACULTY OF BUSINESS AND MANAGEMENT
ÚSTAV EKONOMIKY INSTITUTE OF ECONOMICS
EKONOMICKÉ VYHODNOCENÍ IMPLEMENTACE MES SYSTÉMU VE VÝROBNÍM PROCESU THE ECONOMIC EVALUATION OF MES IMPLEMENTATION IN A PRODUCTION PROCESS
BAKALÁěSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS
AUTOR PRÁCE
Mgr. Zuzana KosaĜová
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR
BRNO 2016
Ing. et Ing. Pavel JuĜica, Ph.D.
Abstrakt BakaláĜská práce se zamČĜuje na oblast výrobních procesĤ spoleþnosti Welzel, pĤsobící v automobilovém prĤmyslu. Na základČ analýzy pĜestavbových þasĤ výrobní linky je provedeno ekonomické zhodnocení implementace MES systému ve výrobním procesu nápravových pružin. Práce obsahuje návrh zavedení MES a jeho konkrétní pĜínosy v oblasti pĜestavbových þasĤ.
Abstract The bachelor thesis is focused on the area of production process in company Welzel, operating in the automotive industry. Based on the analysis of setup times of production line is made an economic evaluation of MES implementation in the production process of suspension coil springs. The thesis contains a proposal of MES implementation, its concrete benefits in the area of setup times.
Klíþová slova Ekonomické vyhodnocení, informaþní systém, MES (Manufacturing Execution System), pĜestavba linky, výrobní spoleþnost, výrobní proces
Keywords Economic evaluation, information system, MES (Manufacturing Execution System), setup of line, production plant, production process
Bibliografická citace KOSAěOVÁ, Z. Ekonomické vyhodnocení implementace MES systému ve výrobním procesu. Brno: Vysoké uþení technické v BrnČ, Fakulta podnikatelská, 2016. 71 s. Vedoucí bakalářské práce Ing. et Ing. Pavel JuĜica, Ph.D.
ýestné prohlášení Prohlašuji, že pĜedložená bakaláĜská práce je pĤvodní a zpracovala jsem ji samostatnČ. Prohlašuji, že citace použitých pramenĤ je úplná, že jsem ve své práci neporušila autorská práva (ve smyslu zákona þ. 121/2000 Sb. o právu autorském a o právech souvisejících s právem autorským).
V BrnČ dne 16. kvČtna 2016
___________________
PodČkování Dovoluji si tímto podČkovat Ing. et Ing. Pavlu JuĜicovi, Ph.D., vedoucímu bakaláĜské práce, za odbornou pomoc a vedení bakaláĜské práce.
OBSAH ÚVOD .........................................................................................................................10 1. CÍL PRÁCE, POUŽITÉ METODY A POSTUP ZPRACOVÁNÍ ............................11 2. TEORETICKÁ VÝCHODISKA PRÁCE ................................................................12 2.1 Výroba...............................................................................................................12 2.1.1 Výrobní proces a program ...........................................................................13 2.1.2 PracovištČ ...................................................................................................14 2.1.3 Materiálový tok ...........................................................................................15 2.1.4 Štíhlá výroba ...............................................................................................16 2.1.5 TotálnČ produktivní údržba .........................................................................17 2.2. Produktivita ......................................................................................................19 2.2.1 Výrobní takt a rytmus .................................................................................20 2.2.2 Využití pracovníkĤ......................................................................................22 2.3 MES systémy.....................................................................................................23 2.3.1 Informaþní systémy .....................................................................................23 2.3.2 MES systémy ..............................................................................................24 2.3.3 DĤvody zavedení MES ...............................................................................25 3. ANALÝZA PROBLÉMU A IMPLEMENTACE MES SYSTÉMU ....................29 3.1. Profil spoleþnosti .............................................................................................30 3.2 DceĜiné spoleþnosti v ýeské republice ...............................................................31 3.3 Výrobní program ...............................................................................................32 3.4 Výrobní proces ..................................................................................................33 3.5 Analýza souþasného stavu výroby ......................................................................35 3.5.1 UspoĜádání pracovišĢ ..................................................................................35 3.5.2 Pracovníci ...................................................................................................38
3.6 Analýza shromažćování a vyhodnocení dat ve výrobČ .......................................38 3.7 Industrie Informatik GmbH................................................................................43 3.8 Analýza pĜestaveb..............................................................................................43 4. VLASTNÍ NÁVRHY ěEŠENÍ..............................................................................47 4.1 Postup zpracování projektu implementace MES.................................................47 4.1.1 Koncept Ĝešení projektu ..............................................................................47 4.1.2 ýasový harmonogram projektu....................................................................49 4.1.3 Náklady pĜi implementaci MES ..................................................................50 4.2 Zkrácení pĜestavbových þasĤ .............................................................................54 5. ZHODNOCENÍ PěÍNOSU ...................................................................................57 5.1 Ekonomické vyhodnocení implementace MES ..................................................57 5.1.1 ýasová a finanþní úspora na pĜestavbách .....................................................57 5.1.2 Návratnost nákladĤ .....................................................................................60 5.2 Mimoekonomické vyhodnocení implementace MES ..........................................61 ZÁVċR ......................................................................................................................63 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJģ ..........................................................................65 SEZNAM ZKRATEK ...............................................................................................68 SEZNAM OBRÁZKģ ...............................................................................................70 SEZNAM TABULEK ...............................................................................................71 SEZNAM GRAFģ .....................................................................................................71 SEZNAM PěÍLOH ...................................................................................................71
ÚVOD V souþasné dobČ jsou spoleþnosti neustále vystavovány tlaku na snižování výrobních nákladĤ a zvyšování efektivity samotné výroby. V této souvislosti se jednotlivé spoleþnosti stále více spoléhají pĜi svém rozhodování na data, a snaží se proto využít pĜesné a snadno použitelné systémy pro sbČr dat. Proces plánování a Ĝízení výroby se neustále rozvíjí v závislosti na rozšiĜující se prĤmyslové výrobČ, což má za následek neustálý rozvoj systémĤ urþených pro automatizované zpracování dat. Výhody jsou zcela evidentní napĜ. v oblasti redukce materiálových zásob, ovšem je pĜihlíženo i k plánování veškerých výrobních zdrojĤ. Moderním pojetím zvyšování efektivity výrobního procesu je implementace MES systému (Manufacturing Execution System). Jedná se o systém, jenž zabezpeþuje sbČr a zpracování výrobních dat, þímž umožĖuje efektivnČ vyhodnotit stav výroby a získat kvalitní poklady pro plánování. Jeho výhodou je také to, že spolupracuje s ERP systémy (Enterprise Resource Planning – systém urþený pro Ĝízení interních procesĤ spoleþnosti) a pomáhá dosáhnout co nejvyššího objemu produkce pĜi minimálních nákladech. RĤzné typy plýtvání ve výrobních spoleþnostech pomáhá odhalovat právČ MES systém, pĜiþemž v této práci se zamČĜujeme na zjištČní možnosti úspory v rámci redukce þasu pĜestaveb výrobních linek. Na základČ toho, jak se zkrátily þasy u pĜestavby výrobní linky, bude implementace MES systému vyhodnocena po ekonomické stránce, nicménČ nezanedbatelné nejsou ani mimoekonomické pĜínosy. Aplikace výsledkĤ této práce umožní spoleþnosti zvýšení konkurenceschopnosti na trhu, úsporu pĜestavbových þasĤ výrobních linek, což umožní výrobu vČtšího objemu produktu, a následnČ tedy zvýší zisk spoleþnosti. Lze pĜedpokládat, že systémy MES budou postupnČ zavádČny v mnoha výrobních spoleþnostech a þím dĜíve bude tento systém ve spoleþnosti zaveden, tím více roste pravdČpodobnost udržení kroku s konkurencí.
10
1. CÍL PRÁCE, POUŽITÉ METODY A POSTUP ZPRACOVÁNÍ Cílem práce je analýza implementace MES systému a její ekonomický i mimoekonomický vliv v konkrétnČ zvolené výrobní spoleþnosti. Budeme se snažit najít možnosti úspory na základČ vyhodnocení pĜestavbových þasĤ. Zpracování bakaláĜské práce vychází z odborné literatury, podkladĤ a prezentací spoleþnosti. V rámci splnČní hlavního cíle je nutné zvolit následující postup. První þást se vČnuje analýze souþasné situace, kde se zabýváme historií spoleþnosti Welzel a dále výrobním procesem. Následuje analýza implementace MES, kde nejprve analyzujeme souþasnou situaci výroby, tzn. uspoĜádání pracovišĢ, materiálový tok a pracovníky. Dále se jedná o analýzu shromažćování a vyhodnocení dat ve výrobČ, což je nutné znát k celkovému vyhodnocení stavu pĜed implementací systému. Následující þást se vČnuje postupu zpracování projektu implementace do výroby, tedy kroky, které je nutné pĜed samotným zavedením systému provést. Bude zde stanoven i pĜesný þasový harmonogram, obsahující jednotlivé kroky. K ekonomickému vyhodnocení dospČjeme metodou komparace, což je metoda srovnávací. Ta bude použita pĜi analýze pĜestavbových þasĤ výrobní linky, kde budou analyzovány jednotlivé etapy pĜestavby, pĜiþemž budeme definovat kroky s potenciálem þasové úspory. NáslednČ bude porovnáno, o kolik více výrobkĤ jsme byli schopni vyrobit a za jak dlouhou dobu se nám tato investice do poĜízení MES systému vrátí. Veškerá data poskytla výroba spoleþnosti a oddČlení REFA, což je oddČlení spoleþnosti, jež se zabývá tvorbou normativĤ pro stanovení výkonnostních norem, provádí analýzu procesĤ za úþelem racionalizace a optimalizace, sleduje produktivitu zaĜízení a výrobního personálu.
11
2. TEORETICKÁ VÝCHODISKA PRÁCE Teoretická þást pĜedstavuje základ pro þást analytickou a návrhovou, dĤležité je zde proto definovat základní pojmy. Nejprve se zabýváme definicí výroby, jejím plánováním, výrobním procesem a programem a v této souvislosti i typy výroby. Pozornost je dále více vČnována štíhlé výrobČ, jakožto komplexnímu systému, jenž má za cíl efektivnČ Ĝídit optimalizaci výrobních procesĤ. Dále se zabýváme TPM (totálnČ produktivní údržba), jež souvisí s koncepcí štíhlé výroby. Následující podkapitola pojednává o produktivitČ, konkrétnČ pak výrobním taktu, rytmu a využití pracovníkĤ. Nakonec se podíváme na informaþními systémy obecnČ, následnČ pĜímo na charakteristiku MES systému a dĤvody pro jeho zavedení.
2.1 Výroba Výrobu lze definovat jako „transformaci výrobních faktorĤ do ekonomických statkĤ a služeb, které pak procházejí spotĜebou“. (KeĜkovský, Valsa, 2012, s. 2) PĜedstavuje tedy þinnost, jež spoleþnost provádí za úþelem poskytnutí výrobku/služby, na jehož základČ získá od zákazníkĤ peníze. Výstupem je tedy buć výrobek jako v našem pĜípadČ, popĜ. služba. (KeĜkovský, Valsa, 2012) Z ekonomického hlediska by výroba mČla dosáhnout stavu, kdy budou veškeré výrobní zdroje efektivnČ využívány. Efektivnost znamená, že vylouþíme plýtvání omezenými zdroji a využijeme je ve výrobČ „takovým zpĤsobem, který je nejbližší cíli podnikání, za nČjž je vČtšinou považována tvorba zisku“. (KeĜkovský, Valsa, 2012, s. 3) Co se týká plánování výroby, mluvíme o operativním, taktickém a strategickém plánování. Operativní plánování znamená, že vytvoĜíme harmonogram výroby v závislosti na vytížení jednotlivých pracovišĢ, jedná se o podrobné rozdČlení do krátkých þasových úsekĤ. Strategické plánování analyzuje souþasný stav, stanoví prognózu vývoje, cíle a snaží se snížit rizika, vést spoleþnost k dlouhodobé prosperitČ v delším þasovém horizontu (uvažujeme zde vždy v Ĝádech až desítek let). Taktické plánování spoþívá v roþních plánech organizaþních jednotek – napĜ. plán výroby, finanþní rozpoþty atd. (KeĜkovský, Valsa, 2012)
12
ěízení výroby se snaží dosáhnout „optimálního fungování výrobních systémĤ s ohledem na vytyþené cíle“. (KeĜkovský, Valsa, 2012, s. 4) Výrobní systém pĜedstavuje þinitele v procesu výroby – provozní prostory, technická zaĜízení polotovary, energie, pracovníky, rozpracované a hotové výrobky apod.
2.1.1 Výrobní proces a program Výrobní proces pĜedstavuje pĜemČnu výrobních faktorĤ na zboží þi služby. Dle míry plynulosti výrobního procesu se výroba mĤže dČlit na plynulou a pĜerušovanou. Plynulá (nepĜetržitá) výroba probíhá z technologických þi jiných dĤvodĤ v podstatnČ neustále (napĜ. výroba elektrické energie). Výjimku tvoĜí pĜerušení v podobČ oprav výrobního zaĜízení. Naopak u pĜerušované výroby lze výrobu po jistých þástech výrobního procesu pĜerušit a pokraþovat po nČjaké dobČ. Výrobní proces je realizován na rĤzných pracovištích, je tedy rĤznČ pĜerušován a pokraþuje pak na dalším pracovišti. Tento typ výroby je typický napĜ. právČ pro strojírenství. Dle množství a poþtu výrobkĤ þleníme výrobu na kusovou, sériovou a hromadnou, pĜiþemž rozdíl spoþívá pĜedevším ve velikosti zpracovaných množství výrobkĤ. V našem pĜípadČ budeme mluvit o výrobČ sériové, kdy se výrobky vyrábČjí v urþitých dávkách. Po zhotovení série jistého výrobku pĜejdeme k výrobČ dalšího. Jelikož se ve spoleþnosti série daných výrobkĤ neopakují pravidelnČ a nejsou stejnČ velké, hovoĜíme o nerytmické sériové výrobČ. Výrobní program je souhrn již konkrétních výrobkĤ, jež spoleþnost vyrábí. Urþení výrobního programu pĜichází ze strategické úrovnČ, nikoliv z úrovnČ Ĝízení výroby. To je poté odpovČdné za to, že je daný výrobní program naplĖován. (Machátová, 2008)
13
Obrázek þ. 1: Schéma pracovního procesu (Zdroj: Machátová, 2008, s. 25)
2.1.2 PracovištČ Základním prvkem výrobního procesu je pracovištČ, což je prostor, jenž je vymezený, uspoĜádaný a probíhá na nČm jedna operace, popĜ. nČkolik operací, které na sebe navazují. Hlavními faktory, které urþují výsledek rozhodnutí o uspoĜádání výroby, jsou objem a typ výroby. UspoĜádání mĤžeme rozdČlit na technologické a pĜedmČtné, pĜiþemž v praxi se tyto dva zpĤsoby kombinují. ZaĜízení, jež jsou technologicky pĜíbuzná, bývají seskupena do jedné jednotky. Jednotlivé výrobky prochází danými pracovišti svou cestou. Tyto cesty se mohou rĤznČ kĜížit, doba výroby je pak dlouhá, což má za následek i velkou rozpracovanost a malou sladČnost. Výrobní tok tedy prochází „oddČlenými specializovanými pracovišti, v nichž jsou realizovány podobné druhy þinností“. (Kavan, 2002, s. 187)
Obrázek þ. 2: Technologické uspoĜádání pracovištČ (Zdroj: KeĜkovský, Valsa, 2012, s. 19)
14
Naopak u pĜedmČtného uspoĜádání pracovištČ jsou tato pracovištČ uspoĜádána tak, aby navazovala po technologické stránce, výrobky procházejí jedním smČrem a nejkratší možnou cestou. V rámci pĜedmČtného uspoĜádání mluvíme i o hnízdovém, které se používá u výroby vČtšího poþtu typĤ a nižšího výrobního množství výrobkĤ, které jsou si technicky podobné.
Obrázek þ. 3: PĜedmČtné uspoĜádání pracovištČ (Zdroj: KeĜkovský, Valsa, 2012, s. 20)
PĜedmČtné uspoĜádání je založeno na „maximální standardizaci výrobkĤ a hlavnČ standardizaci pracovních operací. Cílem pĜedmČtného uspoĜádání je dosažení hladkého, rychlého a mohutného toku výrobkĤ“. (Kavan, 2002, s. 187)
2.1.3 Materiálový tok ěízení materiálového toku spadá do operativní úrovnČ, nicménČ dĤsledky ovlivĖují nejvyšší, strategickou úroveĖ. ěízení materiálového toku ovlivĖuje velikost a obrátku zásob, náklady výroby, zisk, spokojenost zákazníkĤ, dodací termíny a konkurenþní schopnost. Nástroji k Ĝízení jsou napĜ. synchronizace strojĤ, plynulost toku materiálu a mezioperaþní zásoby. (Poþta, 2012) ZámČrem produkþního toku je „minimalizace objemu materiálu, který se pohybuje uvnitĜ komplexního procesu“. (Chromiaková, Rajnoha, 2011, s. 54) ZároveĖ je však zámČrem produkþního toku maximalizovat tok informací, jež jsou nezbytné k realizaci produkþního procesu. (Chromiaková, Rajnoha, 2011)
15
Materiálové toky jsou tvoĜeny vazbami mezi jednotlivými pracovišti, pĜiþemž tyto vazby ukazují, jaké množství materiálu se za danou þasovou jednotku mezi pracovišti pĜesouvá.
2.1.4 Štíhlá výroba Jedná se o komplexní systém, jenž je orientován pĜedevším na zmČnu myšlení v oblasti Ĝízení a organizace výrobních konceptĤ, jež jsou realizovány na podnČt manažerĤ s podporou technologického vybavení. Cílem je dosáhnout efektivnČ Ĝízeného postupu optimalizace výrobních procesĤ a s tím souvisejících operací. Tento koncept pĜedstavuje i návod na to, jak správnČ plánovat, organizovat a Ĝídit procesy spoleþnosti. (Chromikaková, Rajnoha, 2011) Koncept štíhlé výroby (lean production, lean manufacturing) pochází ze spoleþnosti Toyota, kde vznikl v 50. – 60. letech minulého století coby alternativa k hromadné výrobČ. Tato metodika byla nazvána jako Toyota Production System (TPS) a k jejímu vzniku patĜí jména Taiiþi Óno a Šigeo Šingó. Jedná se o pĜístup k výrobČ, kdy se výrobce snaží maximálnČ uspokojit zákazníkovi požadavky tak, že bude vyrábČt jen to, co zákazník vyžaduje. Jedná se v podstatČ o zmČnu rovnice zisku na cena – náklady = zisk. Zákazník tedy neplatí chyby a náklady spoleþnosti jako v rovnici pĤvodní (náklady + zisk = cena). V lean managementu se veškeré aktivity posuzují dle toho, zda dokáží vytvoĜit hodnotu, jež je zákazník ochoten zaplatit. „Aktivity, které nejsou schopny vytvoĜit hodnotu pro zákazníka, ale pĜesto se uskuteþĖují, ukazují na (skryté) plýtvání“. (KeĜkovský, Valsa, 2012, s. 89) Ztrátu mohou pĜedstavovat následující þinnosti: -
Nadprodukce.
-
ýekání (dlouhé þekací þasy ve výrobČ).
-
Nadbyteþné zásoby.
-
Zbyteþné pohyby.
-
Zbyteþná pĜeprava materiálu napĜ. mezi jednotlivými procesy.
-
Korekce chyb výroby.
16
Koncept štíhlé výroby spoþívá tedy ve výrobČ, jež pružnČ reaguje na požadavky zákazníka a poptávku, která je Ĝízena decentralizovanČ, pomocí flexibilních pracovních týmĤ, pĜi malé hloubce výroby (nízkém poþtu na sebe navazujících výrobních stupĖĤ). (KeĜkovský, Valsa, 2012) Do konceptu štíhlé výroby spadá i systém MES, který napomáhá naplĖovat koncept štíhlé výroby. Plýtvání pĜedstavují napĜ. dlouhé pĜestavbové þasy, které se pomocí systému MES pokusíme odstranit.
2.1.5 TotálnČ produktivní údržba V rámci kapitoly o výrobČ zmíníme rovnČž metodu TPM (Total Productive Maintenance), což je totálnČ produktivní údržba, jež rovnČž souvisí s koncepcí štíhlého výroby. KoĜeny tohoto pĜístupu bývají spojovány s filozofií preventivní údržby, pocházející z USA, jež byla uplatnČna v Japonsku v 50. letech minulého století. Aplikována pak byla o dvacet let pozdČji. ByĢ velká þást spoleþností využívajících tento pĜístup patĜí do oblasti automobilového prĤmyslu, je tato filozofie aplikovatelná všude, kde je „prĤmyslová výroba založena na lidských operátorech“. (Vytlaþi, Mašín, StanČk, 1997, s. 115) Jedná se o souhrn multifunkþních postupĤ, které mají za cíl eliminovat vady vlivem technického stavu výrobních prostĜedkĤ, neplánované odstávky (prostoje) a ztráty zpĤsobené nedostateþnou rychlostí výrobního zaĜízení. Jedná se o soustavnou péþi o zaĜízení s cílem zvyšování jejich efektivnosti a spolehlivosti. (Vytlaþil, Mašín, StanČk, 1997) Aby bylo možné „stroje maximálnČ a hospodárnČ využívat, je zapotĜebí znát optimální podmínky pro chod každé souþástky stroje, stejnČ jako hodnoty, které reprezentují optimální výkon stroje“. (Vytlaþil, Mašín, StanČk, 1997, s. 113) Jakmile jsou tyto podmínky provozu strojĤ jednou známy, je tĜeba tyto podmínky a také výkony zajistit a dále udržovat. ýasto bohužel zjišĢujeme, že stroje nejsou v optimální kondici, neboĢ jsou zanedbávány. PĜíþinou jsou samozĜejmČ pracovníci dané spoleþnosti. (Vytlaþil, Mašín, StanČk, 1997) TPM se orientuje na to, aby byli zapojeni všichni pracovníci ve výrobČ do tČch aktivit, jež minimalizují prostoje þi zmetky. Zmenšuje se zde tedy rozdíl mezi pracovníky, kteĜí
17
na urþitém stroji pracují a tČmi, kteĜí jej opravují. Je tĜeba vycházet z faktu, že pracovník obsluhující stroj je schopen zachytit odchylky v jeho práci. Ztráty ve výrobČ vznikají jednak z technických pĜíþin, jednat v dĤsledku lidského selhání. Údržba se snaží snížit, popĜ. zcela odstranit ztráty, které je nejprve tĜeba analyzovat. Ztráty lez rozdČlit do šesti skupin: -
Prostoje, jež souvisejí s poruchami strojĤ.
-
VýmČna nástrojĤ, nastavování parametrĤ.
-
Ztráty zpĤsobené pĜestávkami, kdy stroje vyžadují zásahy obsluhy do jejich chodu.
-
Ztráty rychlosti prĤbČhu výrobních procesĤ (zaĜízení vyrábí pĜi nižší rychlosti, než kterou jsme plánovali).
-
Nedostatky ohlednČ kvality. Náklady a práci, jež jsme vložili do výroby vadného výrobku, musíme vložit opakovanČ.
-
Snížení výkonu pĜi fázi nábČhu výrobních procesĤ. (Vytlaþil, 1997)
Ztráty lze rozdČlit i dle jejich formy výskytu, a to na sporadické a chronické. Sporadické se vyskytují nenadále a vČtšinou je snadné najít jejich pĜíþinu. Chronické ztráty jsou vČtšinou pĜíþinou sporadických ztrát. Tyto ztráty mají zpravidla nČkolik pĜehlížených a podceĖovaných pĜíþin. (Vytlaþil, 1997) TPM se týká nejen údržby, ale všech pracovníkĤ ve spoleþnosti. V podnicích bez TPM jsou problémy ve výrobČ Ĝešeny až v momentČ výskytu defektu. Operátor ve výrobČ nepĜedpokládá jako souþást své práce Ĝešení potenciálních výpadkĤ stroje. Naopak v podnicích, kde TPM funguje, se jedná o systém þlovČka a stroje, tzn. zaþlenit lidskou práci do fungování stroje. Budeme dosahovat maximálního výkonu u stroje a vþas Ĝešit vzniklé poruchy. TPM používá nČkolik základních þinností za úþelem eliminace pĜerušení práce daného stroje: -
Použití optimálních podmínek (þištČní, mazání atd.).
-
Dodržení provozních podmínek, jež jsou pĜedepsány.
-
Vþasná diagnostika a obnova chybných prvkĤ.
-
OdstranČní konstrukþních nedostatkĤ.
18
-
Zlepšování schopností pracovníkĤ co se týká obsluhy, údržby þi diagnostiky.
Obrázek þ. 4: Základní prvky TPM (Zdroj: Košturiak, Frolík, 2006, s. 94)
PĜi provádČní této prevence musí být zapojeni spolupracovníci v provozech. Jedná se o osoby, které jsou strojĤm nejblíže a znají jejich problémy. V rámci filozofie TPM lze konstatovat, že „ztráty lze odstraĖovat a produktivitu zvyšovat prostĜednictvím malých aktivit v údržbČ zaĜízení, kterými se na pracovníky/operátory pĜenáší odpovČdnost za rutinní údržbu“. (Vytlaþil, 1997, s. 113) Výrobní týmy je tĜeba podporovat z úrovnČ managementu prostĜednictvím jednotlivých týmĤ TPM, v nichž pĤsobí pracovníci ze všech úrovní spoleþnosti.
2.2. Produktivita Produktivita pĜedstavuje „míru efektivnosti, se kterou spoleþnost využívá své zdroje pĜi výrobČ výrobkĤ a služeb“. (Kavan, 2002, s. 147) Lze tedy Ĝíci, že produktivita zobrazuje celkovou efektivnost výroby, pĜiþemž mĤžeme mČĜit dva typy produktivity. Jednak produktivitu práce, což je množství výstupu, který
19
byl vyprodukován za urþité množství vstupĤ. Jednak vícefaktorovou produktivitu, což je pomČr výstupu k urþitému použitému zdroji. (Kavan, 2002) Produktivita je zásadní ukazatel, neboĢ zachycuje míru konkurenceschopnosti spoleþnosti. K faktorĤm, jež produktivitu ovlivĖují, Ĝadíme kapitál, kvalitu práce, technologie výroby þi zpĤsob Ĝízení a lze ji vypoþítat podle následujícího vzorce:
P=
výstup × 100[%] vstup
Jelikož je žádoucí, aby se produktivita výroby neustále zvyšovala, je tĜeba realizovat nČkteré kroky, napĜ. mČĜit výrobní parametry þi analyzovat výrobní proces a odhalit úzká místa.
2.2.1 Výrobní takt a rytmus DĤležitými pojmy ve výrobČ jsou výrobní takt a rytmus. Jedná se o „normativy prĤbČhu výroby, tzn. standardy, které slouží vČcnému i þasovému uspoĜádání výrobního procesu a Ĝízení materiálových tokĤ uvnitĜ výrobního procesu“. (Jurová, 2013, s. 169) Výrobní takt lze definovat jako „interval mezi odvedením dvou po sobČ následujících souþástí (výrobkĤ)“. (Tomek, Vávrová, 2014, s. 156) Výrobní takt spoþítáme jako podíl využitelného þasového fondu zaĜízení – Ftv (napĜ. normohodina) a poþet výrobkĤ, jež budou za urþitý þasový interval vyrobeny (Q).
Výroba se mĤže snažit zkracovat takt zpĤsoby, jako jsou technologická (napĜ. zmČna technologie) þi organizaþní opatĜení (jiné uspoĜádání operací). Výrobní takt mĤže být ovšem narušen rĤznými nedostatky (technologické þi organizaþní), proto se stanoví i ukazatel rytmu práce (výrobní rytmus zaĜízení linky).
20
Ukazatel nazývaný pracovní rytmus znamená rozdČlení práce na urþité dílþí celky þi etapy, které mají vymezit délky trvání. Navíc od taktu zahrnuje i ztráty, jež byly zapĜíþinČny výrobními nedostatky. Výpoþet bude vypadat následovnČ:
tzt – ztráty zpĤsobené technologickými nedostatky (þas. jednotky jako Ftv) tzo – ztráty zpĤsobené nedostatky organizace (þas. jednotky jako Ftv) z – procento zmetkovitosti Na základČ rytmu práce je možné na daném zaĜízení ukázat i stupeĖ synchronizace:
tki – kusový þas na i-té operaci výrobního zaĜízení Synchronizace na výrobní lince znamená sladČnost. ýím více se trvání daných operací blíží k výpoþtu výrobního taktu (rytmu), tím je synchronizace lepší. Ideální hodnota tohoto koeficientu þiní 1 – þím více se hodnota blíží 1, tím je synchronizace vyšší. V této souvislosti není od vČci definovat výrobní dávku, což je „množství výrobkĤ, které jsou souþasnČ do výroby zadávány nebo z výroby odvádČny, jsou opracovávány v tČsném þasovém sledu nebo souþasnČ, a to na urþeném pracovišti a s jednorázovým konstantním vynaložením nákladĤ na pĜípravu a zakonþení pĜíslušného procesu“. (Tomek, Vávrová, 2007, s. 132) Výrobní dávka je tedy „jednotkou evidence v rámci operativní evidence výroby“. (Tomek, Vávrová, 2007, s. 132) Zavedení urþitého zpĤsobu operativní evidence výroby pak ovlivĖují zejména podmínky výrobního procesu, napĜ. zpĤsob a charakter výroby, prĤbČžná doba výroby, složitost výrobního procesu þi poþet pracovníkĤ, jež se úþastní daného výrobního procesu. Je tĜeba však rozlišit pojem výrobní dávka a série, jež pĜedstavuje Ĝadu výrobkĤ urþitého provedení a tato je tvoĜena právČ výrobními dávkami.
21
2.2.2 Využití pracovníkĤ Plán práce tvoĜí souþást plánu výroby, který se tvoĜí na rok dopĜedu a definuje potĜebný poþet pracovníkĤ k zajištČní tohoto plánu. V této souvislosti je tĜeba znát následující: -
Výrobní úkol.
-
Výkonové normy (norma þasu, množství, obsluhy).
-
Plánovaný poþet pracovních míst (pomocní, obsluhující, ostatní pracovníci).
-
Fond pracovní doby dČlníka (poþet pracovních dní bČhem roku).
Z hlediska spotĜeby þasu pracovníka mluvíme také o þasu práce, þasu obecnČ nutných pĜestávek a þasu podmíneþnČ nutných pĜestávek. Pracovní zatížení u jednoho pracovníka mĤže kolísat od 80 – 120 %. Když pĜiĜazujeme operace daným pracovníkĤm, je tĜeba vždy brát v potaz jejich kvalifikaci a výkonnost. V pĜípadČ, že se zjistí vysoké pracovní zatížení, je tĜeba zvýšit poþet pracovníkĤ þi pĜidat stroj.
Obrázek þ. 5: Schéma automatického procesu (Zdroj: Machátová, 2008, s. 23)
V této souvislosti mĤžeme zmínit normy spotĜeby práce, jež „vyjadĜují optimální spotĜebu živé práce na urþitý pracovní výkon na urþitém pracovišti za urþitých podmínek“. (Jurová, 2011, s. 163) Pracovní norma je složena z pracovního postupu, norem kvalifikace a normy spotĜeby práce, jež je vyjádĜena jako výkonová norma þi norma obsluhy. Normování práce slouží napĜ. k operativnímu plánování výroby þi odmČĖování pracovníkĤ. (Jurová, 2011) Uvećme si nČkteré druhy norem spotĜeby práce: -
Normy pracnosti – doba nutná ke zhotovení výrobku.
22
-
Normy výkonové – týkají se provedení pracovní operace a mohou být vyjádĜeny jako normy þasu a normy množství.
(Jurová, 2011)
2.3 MES systémy Následující kapitola se zabývá informaþními systémy obecnČ, následnČ pĜímo systémem MES a dĤvody pro jeho implementaci. Popíšeme zde, co pĜesnČ MES znamená, na jaké bázi funguje a jeho výhody. 2.3.1 Informaþní systémy Proces plánování a Ĝízení výroby se neustále rozvíjí v závislosti na rozšiĜující se prĤmyslové výrobČ. Následkem je neustálý rozvoj systémĤ urþených pro automatizované zpracování dat, pĜiþemž výhody jsou zcela evidentní napĜ. v oblasti redukce materiálových zásob, je však pĜihlíženo i k plánování veškerých výrobních zdrojĤ. ProstĜedky informaþních a komunikaþních technologií se neustále vyvíjí v závislosti na zavádČní nových technologií þi inovování výrobkĤ. Informaþní systém spoleþnosti má za cíl podpoĜit zvýšení výkonnosti dané spoleþnosti. Zásadní þást informaþního systému tvoĜí „hardwarová a softwarová infrastruktura, která podmiĖuje efektivní automatizované zpracování dat do interpretovatelné a srozumitelné podoby“. (Šteker, 201, s. 7) Informaþní systémy lze rozdČlit dle jejich uplatnČní následujícím zpĤsobem: -
ERP (Enterprise Resource Planning) – systém urþený pro Ĝízení interních procesĤ spoleþnosti.
-
CRM (Customer Relationship Management) – systém, jenž obsluhuje procesy, které jsou smČĜované k zákazníkĤm.
-
SCM (Supply Chain Management) – systém, který Ĝídí dodavatelský ĜetČzec.
-
MIS (Management Information System) – tento systém sbírá data ze systémĤ ERP, CRM, SCM a rovnČž z externích zdrojĤ a na jejich základČ mĤže poskytnout
informace
pro
rozhodovací
(Štekter, 2011)
23
proces
managementu
spoleþnosti.
Všechny tyto systémy spadají do kategorie oznaþované BI (Business Intelligence) a slouží pro finanþní, obchodní a jiné analýzy, popĜ. pro podporu pĜípravy plánĤ spoleþnosti. (Štekter, 2011) Jelikož systém MES pĜedstavuje jakousi spojnici mezi ERP systémem a strojem, Ĝekneme si nyní krátce nČco bližšího i k ERP systémĤm. Jádro informaþních procesĤ pĜedstavují aplikace pro Ĝízení interních procesĤ spoleþnosti. Zde Ĝadíme výrobu, logistiku, ekonomiku a rovnČž personalistiku. Tyto aplikace mají hlavní cíl sjednotit jednotlivé funkce spoleþnosti na úrovni celé spoleþnosti. ERP systém by mČl automatizovat a integrovat dané procesy. RovnČž má být jakýmsi nositelem standardizace, jež pozitivnČ ovlivĖuje zpracování agendy a mČl by také poskytovat ucelený pohled na fungování spoleþnosti a dokázat zpracovávat informace v reálném þase, jež jsou rozhodující pro manažerské rozhodování. (Šteker, 2011)
2.3.2 MES systémy MES je anglická zkratka pro Manufacturing Execution System (výrobní informaþní systém), pĜiþemž se jedná o systém zabezpeþující shromažćování a zpracování výrobních dat, což nám umožĖuje správnČ vyhodnotit stav výroby a získat podklady pro další plánování. Co se týká historie MES systému, na zaþátku 80. let 20. století se zaþínaly tvoĜit poþáteþní koncepce definice MES systému. Tyto definice vycházely z vĤbec prvních systémĤ pro sbČr výrobních dat. V prĤbČhu 90. let došlo k rozšíĜení funkcionalit, což vedlo následnČ organizaci MESA (Manufacturing Enterprise Solutions Assosiation) k vytvoĜení prvního MES modelu. Poté vydaný standard ANSI/IA-95 Ĝadí MES systémy do úrovnČ mezi ERP a procesním Ĝízením. Tento standard pak definuje aktivity do þtyĜ oblastí, þímž je výroba, kvalita, logistika a údržba. Mezi základní funkce MES patĜí dle MESA sbČr dat, dispeþerské Ĝízení výrobních jednotek, správa dokumentace, sledování toku materiálu, analýza výkonnosti, sledování pracovníkĤ, Ĝízení údržby, ovládání procesu, Ĝízení kvality procesu, krátkodobé plánování a pĜidČlování zdrojĤ a kapacit.
24
2.3.3 DĤvody zavedení MES V zásadČ se tedy jedná o spojnici mezi ERP a technologickým procesem, popĜ. lze Ĝíci, že patĜí k výrobČ coby nadstavba systému MCS (Manufacturing Control Systems). Poskytuje spoleþnosti mnoho dĤležitých funkcí, jež pomáhají optimalizovat rĤzné její þinnosti, Ĝídit výrobní procesy a na rozdíl od ERP systémĤ poskytují informace, které jsou zamČĜeny na strategické a dlouhodobé úþely. Dokáže poskytnout informace z výrobní technologie o pĜesném prĤbČhu daného výrobního procesu a na tomto základČ vytvoĜit systém sledování výroby. Toto je využíváno pĜedevším v automobilovém prĤmyslu, kde je zaveden systém jakosti, kontrolován státními pĜedpisy. Systém sledování umožĖuje výrobČ podporu zajištČní jakosti právČ i tím, že sleduje výrobní historii. Systém sledování výroby umožĖuje vytvoĜit záznam v elektronické podobČ, který je dlouhodobČ archivován a rovnČž umožĖuje odhalit problematická místa ve výrobČ a pĜípadnČ vþas zasáhnout pĜi poruše a zhotovení vadných výrobkĤ. NapĜ. si v systému MES mĤžeme nastavit kontrolu dlouhých pĜestavbových þasĤ a nacházet tak úsporu v tomto ohledu. Zásadním cílem pro budování a Ĝízení informaþního systému spoleþnosti je podpora rĤstu její výkonnosti a hodnoty. MES pĜedstavuje spojení mezi výše zmínČným systémem ERP a stroji a používá se v oblastech jako je kontrola výroby, sbČr a analýza dat, sledování þasu apod. MES tedy zpracuje informace, které pĜedá ERP (napĜ. SAP) a ten je poté zpracuje dále. Dostáváme pak rĤzné protokoly, na základČ kterých je možné jednotlivá data vyhodnotit a pĜi další výrobČ využít tak, abychom vyrobili v co nejkratší dobČ a pĜi minimálních nákladech co nejvČtší poþet výrobkĤ.
25
Obrázek þ. 6: Ukázka protokolĤ z MES (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Industrie Informatik GmbH)
Mezi hlavní výhody implementace MES patĜí: -
Paralelní plánování strojĤ, personálu a nástrojĤ.
-
Transparentnost a konkurenceschopnost.
-
Efektivní využití daného zaĜízení.
-
Nastavení parametrĤ.
-
Okamžitá zpČtná vazba: Jaké zakázky se budou v nejbližší dobČ zpracovávat. Jaké kapacity jsou k dispozici (stroje, personál, materiál). Jaké dodací termíny jsou realizovatelné. Které stroje právČ nevyrábí a proþ. Kde je potenciál pro optimalizaci.
-
Rychlé informace a vþasné varování (oddČlení REFA zpracovává ca. jeden mČsíc, MES poskytne za ca. 14 sekund).
-
Eliminace chyb þlovČka.
-
Úspora nákladĤ prostĜednictvím optimalizace využití stroje.
-
Jednoduché pĜipojení strojĤ (výrobce, rok výroby þi typ nehrají žádnou roli).
-
Jednoduchá obsluha a nízké požadavky na zaškolení pracovníkĤ.
26
Schéma níže zobrazuje propojení systému MES a ERP:
Obrázek þ. 7: Princip fungování MES systému (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Industrie Informatik GmbH)
MES pracuje na bázi elektronického sbČru dat, kdy signály ze stroje budou pomocí prĤmyslových poþítaþĤ PLC (Programmable Logic Controller) posílány na server a následnČ pomocí monitorovacího systému pĜenášeny do serveru s databázemi þi aplikacemi. KromČ tČchto dat se pĜipojují rovnČž data získána z komunikace operátora na lince a dotykového panelu. V daných aplikacích lze poté sledovat sbíraná data stroje vþetnČ reakcí obsluhy. SamozĜejmČ sem mohou vstupovat také data ze systému ERP. V softwarové hierarchii pĜedstavuje MES jakousi spojnici mezi ERP (plánování produkce) a stroji (výrobou).
Obrázek þ. 8: Hierarchie MES (Zdroj: Vlastní zpracování)
27
Dílþí závČr: MES je systém zabezpeþující sbČr a zpracování dat z výroby, což pĜedevším umožní získat podklady pro následné plánování výroby. Má za úkol optimalizovat rĤzné þinnosti spoleþnosti a Ĝídit výrobní procesy. Hlavní výhodou zavedení MES systému je plánování strojĤ, personálu a nástrojĤ, také konkurenceschopnost, okamžitá zpČtná vazba, eliminace chyb þlovČka a zejména také úspora nákladĤ pomocí optimalizace využití strojního zaĜízení. MES zaplĖuje mezeru mezi stroji a ERP systémy, þímž umožĖuje pĜehled o aktuální situaci ve výrobČ, optimalizuje plánování a Ĝízení výroby a poskytuje tak i realistický pohled na budoucí Ĝízení výrobních procesĤ.
28
3. ANALÝZA PROBLÉMU A IMPLEMENTACE MES SYSTÉMU V následující kapitole se seznámíme s historií a vývojem spoleþnosti Welzel, která má dceĜiné spoleþnosti i v ýeské republice. Popíšeme zde výrobní program a výrobní proces spoleþnosti, na þemž bude zĜejmé, proþ by bylo vhodné MES systém do výroby implementovat. Spoleþnost, která se neustále vyvíjí, roste, inovuje své výrobky a snaží se zvyšovat svoji konkurenceschopnost na trhu, by se mČla rozvíjet v pravidelných þasových etapách, i co se týká informaþních systémĤ. MES systém je pak schopen ušetĜit také mzdové náklady þi náklady na neoþekávanou údržbu stroje, neboĢ dokáže stanovit interval pro tzv. prediktivní údržbu (pĜístup umožĖující pĜedpovídat, kdy dojde k selhání zaĜízení ve výrobČ, þemuž je pĜedcházeno právČ efektivní a vþasnou údržbou). Výhodou MES je také to, že eviduje, jak dlouho se vyrábČly jednotlivé výrobky a na základČ toho naplánuje další výrobu. Následující þást se zabývá analýzou implementace MES systému. Vzhledem k tomu, že ve výrobČ jsou již zavedeny prĤmyslové poþítaþe (PLC) a dotykové panely, požadavek na hardware je již z vČtší þásti splnČn. SbČr dat pomocí systému bude tedy provádČn ze stroje pĜes prĤmyslový poþítaþ na server a z nČj posléze pomocí zavedeného systému do serveru s databázemi. V aplikacích systému lze sledovat jednotlivá data i reakce obsluhy stroje a zároveĖ je zde možné pracovat i s daty z ERP systému. Jakmile bude MES systém zaveden, je tĜeba urþit, jaká data budou shromažćována a následnČ vyhodnocena. NapĜ. budeme sledovat prĤbČh dané zakázky výroby pružin. Pomocí ERP má obsluha stroje pĜehled o aktuálním výrobním plánu a na druhé stranČ má zároveĖ i plánování výroby k dispozici aktuální data o probíhají zakázce. Sledovat budeme moci i prostoje, což je napĜ. údržba, rĤzné technické poruchy, výmČna materiálu, seĜízení stroje atd. Operátor ve výrobČ, technologové, pracovníci údržby, mistĜi a vedoucí výroby se budou moci do systému pĜihlásit pomocí pĜihlašovacího jména a hesla. Daní pracovníci mohou v reálném þase sledovat prĤbČh zakázky, popĜ. vzniklé prostoje a jejich dĤvody.
29
3.1. Profil spoleþnosti Spoleþnost Welzel GmbH vznikla v roce 1923 jako spoleþnost pĤsobící v oblasti automobilového prĤmyslu v nČmeckém mČstČ Düsseldorf. Spoleþnost pĤvodnČ vyrábČla pouze nápravové pružiny, postupnČ se její sortiment rozšiĜoval a v souþasné dobČ má již poboþky po celém svČtČ – jedná se celkem o 28 výrobních a vývojových míst (napĜ. USA, ŠpanČlsko, Turecko, ýeská republika, Japonsko atd.). Welzel má nyní ca. 10 000 zamČstnancĤ, pĜiþemž v ProstČjovČ je jich v souþasné dobČ celkem 960.
Graf þ. 1: Podíl zamČstnancĤ Welzel ve svČtČ (Zdroj: Prezentace spoleþnosti Welzel)
Spoleþnost Welzel patĜí ke svČtovým dodavatelĤm dílĤ pro automobilový prĤmysl. Vyrábí komponenty pro oblast podvozku, karosérie, motoru a interiéru automobilu. Jedná se napĜ. o stabilizátory, hadicové spony, hlavové opČrky þi speciálnČ válcované díly. Hlavní konkurenþní výhodou spoleþnosti jsou technologické inovace jako je odlehþená konstrukce (snížení hmotnosti o 20 kg na jeden automobil) a snaha snižovat spotĜebu paliva, tzn. snížení emisí CO2 (3-6 g/1 km). Spoleþnost vlastní nČkolik certifikátĤ, jež poukazují na vysoké nároky kladené na výrobní procesy, jakost výrobku, zamČstnance a dodavatele (ISO 9001, ISO/TS 16949, ISO 14001, ISO 500001). Welzel v OstravČ vlastní certifikáty ISO/TS 16949 (specifiku-
30
je požadavky na systém managementu kvality výrobcĤ dílĤ pro automobilový prĤmysl) a dále ISO 14001 (environmentální management). Dané výrobní portfolio smČĜuje posléze na evropský, americký, ale i asijský trh, pĜiþemž mezi nejvČtší zákazníky Welzel patĜí BMW, VW, Audi þi Škoda.
3.2 DceĜiné spoleþnosti v ýeské republice První spoleþnost v ýeské republice byla postaven roku 1994 v Liberci, pĜiþemž nejprve zde byla pouze výroba nástrojĤ a rĤzných pĜípravkĤ. Samotná výroba se datuje do roku následujícího (1995) a jedná se o následující produkty: napínací systémy klínového Ĝemene, svaĜované a lisované díly pro podvozky, hadicové spony, opČrky hlav. Roku 2013 byla zahájena i výroba v oblasti karbonových vláken. Produktové spektrum zahrnuje konstrukþní díly jak pro exteriér, tak interiérové konstrukþní díly jako jsou napĜ. automobilová sedadla. V souþasné dobČ má spoleþnost v Liberci ca. 1000 zamČstnancĤ. DceĜiná spoleþnost Welzel s.r.o. v OstravČ, jež je pĜedmČtem této bakaláĜské práce, vznikla v roce 1998 a je zamČĜena na výrobu stabilizátorĤ a nápravových pružin. Nachází se zde i uþĖovské stĜedisko a spoleþnost má navázanou spolupráci s nČkolika vysokými a stĜedními školami.
31
3.3 Výrobní program Mezi hlavní produkty spoleþnosti Welzel patĜí vinuté pružiny pro pĜední i zadní nápravy automobilĤ. Pružiny jsou v OstravČ vyrábČny od roku 2001 a v následujícím grafu je možné vidČt, jak rostl objem výroby:
Graf þ. 2: Objem pružin v letech 2005 – 2015 (Zdroj: Data úþetního oddČlení, vlastní zpracování)
V roce 2015 bylo vyrobeno na þtyĜech výrobních linkách ca. 15 milionĤ kusĤ pružin. Ke konkurenþním výhodám patĜí napĜ. redukce váhy, optimalizace funkcí (napĜ. boþního zatížení pružiny), vylepšení balení, flexibilita designu díky tváĜení za studena, vylepšená odolnost. U moderních vozidel se pĜedpokládá, že budou splnČny požadavky na komfort, spotĜebu a bezpeþnost, vyrábí se tedy z rĤzných materiálĤ. Jsou to oceli, lehké kovy (hliník, hoĜþík), ale i plasty þi kompozity. Velká rozmanitost materiálu umožĖuje zvolit pro každý automobil a dané využití vhodný druh. PĜi vývoji vozidla se musí vyhodnotit požadavky na pevnost, deformaþní vlastnosti pĜi nárazu, recyklovatelnost, hmotnost a nutné je brát v potaz i cenu. V tomto ohledu je ocel v nosné struktuĜe vozidla neodmyslitelná kvĤli jedineþné pevnosti a hospodárnosti.
32
Design vinutých pružin mĤže vypadat následovnČ:
Obrázek þ. 9: PĜehled vinutých pružin (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel)
3.4 Výrobní proces Pro realizaci výroby pružin jsou k dispozici dvČ haly. V první hale je uskladnČn a zpracováván materiál (tažení, rovnání, kalení, olejová impregnace atd.).
Obrázek 10: UskladnČný materiál (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel)
Naimpregnovaný drát je poté pĜemístČn do skladu, kde musí zĤstat alespoĖ 24 hodin (kvĤli vČtšímu riziku prasknutí) a pĜipraven k dalšímu použití ve výrobČ. Navinutý drát ve formČ kruhĤ prochází defektomatem, jenž kontroluje povrch materiálu, na kterém mohou být rĤzné pĜíþné þi podélné vady, praskliny. Následuje navíjení drátu, popouštČcí pec, blokovací zaĜízení, otryskání, fosfátování, nanesení práškové barvy a vypálení v peci. Dále je pružina zkoušena na sílu a oznaþena barevným znaþením. Posledním úkonem je balení dle balicího pĜedpisu a expedice do skladu.
33
Výroba používá dva základní výrobní procesy, a to HPP (High Performance Process) a HFP (Hot Fine Process). Nejprve je pružina popouštČna na 400 oC, poté je otryskána zrnem o velikosti 0,8 mm, následuje HFP, kdy je pružina ještČ jednou otryskána zrnem 0,4 mm, poté následuje ochlazení.
Obrázek þ. 11: HPP (High Performance Process) (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel)
Obrázek þ. 12: HFP (Hot Fine Process) (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel)
34
3.5 Analýza souþasného stavu výroby Ke zhodnocení podmínek pĜed samotným zavedením systému, který má zoptimalizovat výrobní proces, je nutné se podrobnČ seznámit také s aktuálním stavem výroby. K tomuto úþelu je podkapitola rozdČlena na další þásti, a to uspoĜádaní pracovišĢ, materiálový tok a využití pracovníkĤ.
3.5.1 UspoĜádání pracovišĢ V našem pĜípadČ se jedná o sériovou výrobu, kde se používá pĜedmČtné uspoĜádání pracovištČ. Ta jsou tedy uspoĜádána tak, aby jednotlivé operace navazovaly po technologické stránce.V hale pro výrobu pružin stojí þtyĜi výrobní linky.
Obrázek þ. 13: Automatizovaná výrobní linka na výrobu pružin (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel)
Vedle linek se v hale nachází i prášková lakovna, sklad hotových dílĤ a kontrolní a balicí pracovištČ. Dle kritéria rozdČlení výroby podle opakovanosti koneþných výrobkĤ zde probíhá jak sériová výroba, tak i výroba prototypĤ.
35
Obrázek þ. 14: UspoĜádání haly pružin (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel)
Layout výše znázorĖuje pracovištČ a zaĜízení pro výrobu pružin: -
4 výrobní linky.
-
4 výrobní zaĜízení, kde se zkouší síla, provádí nástĜik barevného znaþení, tisknou se etikety a následnČ se díly balí.
-
2 balicí pracovištČ.
-
1 prášková lakovna.
-
1 sklad hotových výrobkĤ.
V naší spoleþnosti vypadá materiálový tok následovnČ: -
Válcovaný drát jako výchozí materiál pro výrobu pružin.
-
Otryskání okují.
-
Zkoušení víĜivými proudy.
-
Tažení, kterým vznikne tažený drát.
-
PĜíprava taženého drátu.
-
Rovnání.
-
Indukþní popouštČní.
-
Kalení vodou.
-
Nanesení oleje a posléze navíjení.
36
Výsledkem je zušlechtČný drát, ze kterého se dále vyrábí pružiny. U výroby pružin je materiálový tok následující (viz podkapitola Výrobní proces): -
Defektomat.
-
Navíjení.
-
PopouštČní.
-
Blokování za tepla.
-
Tryskání za tepla.
-
Fosfátování, práškové lakování.
-
Vypálení naneseného prášku.
-
Zkoušení síly a nástĜik barevného znaþení.
-
Balení do zákaznických obalĤ.
Ve výrobČ spoleþnosti Welzel je výhradnČ robotizovaná manipulace, jak zachycuje napĜ. obrázek þ. 15 níže:
Obrázek þ. 15: Manipulace ve výrobČ (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel)
Vyrobená nenalakovaná pružina je pĜesouvána do práškové lakovny. NástĜik práškové barvy ukazuje obrázek þ. 16:
Obrázek þ. 16: Lakování (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel)
37
Obrázek þ. 17: Zabalené pružiny (Zdroj: Interní materiál spoleþnosti Welzel)
Z lakovny na kontrolní, balicí pracovištČ a posléze do skladu hotových výrobkĤ je pĜeprava zajištČna automatickým pásem a posléze operátoĜi z pásu pružiny svČšují. Výroba rovnČž k manipulaci využívá vysokozdvižné vozíky, aby mohla bedny s pružinami umisĢovat i nČkolik metrĤ vysoko do skladovacích regálĤ.
3.5.2 Pracovníci Ve spoleþnosti Welzel je zaveden nepĜetržitý provoz se smČnami po dvanácti hodinách se þtyĜmi skupinami pracovníkĤ. V souþasné dobČ zde ve výrobČ pružin pracuje 187 zamČstnancĤ, pĜiþemž ve výrobČ se jedná o 142 pracovníkĤ. OdpovČdným vedoucím každé smČny je mistr, jeho nadĜízeným je vedoucí výroby, který spadá pod vedení spoleþnosti.
3.6 Analýza shromažćování a vyhodnocení dat ve výrobČ Vyhledávání užiteþných dat závisí zejména na tom, jak jsou v dané spoleþnosti posbírána a následnČ uložena. Nástrojem pro to, aby zamČstnanci dokázali uložit a poté transformovat data takovým zpĤsobem, aby byly vytvoĜeny a poskytnuty informace pro další uživatele, jsou databáze. Vzhledem k tomu, že manuální zaznamenávání dat je na ústupu, budeme poþítat s tím, že data jsou uložena v poþítaþi. IdeálnČ jsou všechna data v jedné databázi, která pĜedstavuje nástroj pro integraci a následnou distribuci dat. (Bujna, 2015) Do podobné skupiny spadají manažerské informaþní systémy (Executive Information Systems – EIS), které umožĖují kombinovat data z vlastní databáze, popĜ. z externích
38
zdrojĤ a tato data pak dále prezentovat, aby je bylo možné použít pro další rozhodování spoleþnosti. (Bujna, 2015) Z EIS se postupnČ vyvinuly pružnČjší systémy zvané Business Intelligence, jež „umožĖují nadefinovat dotaz a zobrazit potĜebná data témČĜ komukoliv pomocí jednoduchých nástrojĤ,
s nimiž
lidé
bČžnČ
pracují
(napĜ.
tabulky,
webové
prohlížeþe“.
(Bujna, 2015, s. 224) Ve spoleþnosti Welzel jsou všechna výrobní data, jejich sbČr a poté vyhodnocení realizováno pomocí výrobních protokolĤ. Do tČchto protokolĤ jsou operátorem daného zaĜízení
zapisovány
následující
údaje:
typ
vyrábČného
výrobku,
poþet
shod-
ných/neshodných dílĤ, šarže materiálu, prostoje na dané lince. Na základČ vypsaného protokolu je možné následnČ urþit celkovou efektivnost jednotlivých zaĜízení, tzv. OEE (Overall Equipment Effectiveness), resp. CEZ (celková efektivita zaĜízení). Tento ukazatel spadá mezi indikátory pro urþení výkonnosti spoleþnosti, pĜiþemž tyto indikátory mají souhrnné oznaþení KPI (Key Performance Indicators). OEE, resp. CEZ je výsledkem tĜí faktorĤ, a to kvality, dostupnosti a výkonu. Co se týká výpoþtu ukazatele OEE, vycházíme z plánování smČn a kapacit, pĜiþemž pro toto plánování jsou stČžejní informace o odvolávkách zákazníkĤ. OEE bere v úvahu i rĤzné typy prostojĤ, které jsou zachyceny v následující tabulce.
39
Tabulka þ. 1: Typy prostojĤ (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel, vlastní zpracování) Porucha – oprava
Souþástí linky je i zkušebna
Údržba
Údržba, jež byla naplánovaná (malá/velká)
SeĜízení stroje
NapĜ. seĜízení navíjecího automatu
PĜestavba
15 – 30 minut. Doba závisí na typu pružiny a typu procesu.
Vícepráce
Nové díly, oprava produktu
Technologické ztráty
Ztráta výkonu technologie
Šrot
NesprávnČ vyrobené kusy. ZavinČný / nezavinČný
Nahodilé události
Výpadek elektrické energie
PĜi výpoþtu OEE tedy vycházíme z faktu, že k dispozici máme 12 mČsícĤ (365 dní), což pro nás pĜedstavuje dostupný výrobní þas. Je však tĜeba poþítat s následujícími þasovými faktory: -
Údržby, což jsou velké odstávky ve výrobČ provádČné 1 týden v þervenci nebo srpnu a 1 týden v prosinci (období Vánoc). V praxi to tedy znamená, že od 365 dní odeþteme tČchto 14 dní.
-
Preventivní (plánovaná) údržba – u každého zaĜízení je odlišná a je provádČna u jedné smČny týdnČ.
-
Zákonem stanovené pĜestávky – za jeden den se poþítá s 1 hodinou.
-
Neplánované poruchy – zde je tĜeba si stanovit, co jsme ochotni pĜipustit. Ve spoleþnosti Welzel se napĜ. jedná o 4 % dostupného þasu. Poþítáme pak napĜ. 365 – 14 – 4 % atd.
-
Osobní prostoje – potĜeby dČlníkĤ odejít na toaletu, napít se atd. (OpČt 4 %).
-
PĜestavby – vycházíme z pĜedpokládané velikosti výrobní dávky (takt – výroba prĤmČrné dávky). Zde poþítáme dobu potĜebnou na pĜestavby (25 min.) krát poþet pĜestaveb.
40
Shrnutí tČchto þasĤ najdeme napĜ. v publikaci J. Poþty: Tabulka þ. 2: ýasový fond (Zdroj: Poþta, 2012, s. 40)
Efektivní þasový fond spoþítáme následujícím zpĤsobem:
F = d × h × o × g × (1 − z / 100)
d – poþet pracovních dní v roce h – poþet pracovních hodin za smČnu o – smČnnost g – poþet vzájemnČ zamČnitelných pracovišĢ z – procento nevyhnutelných þasových ztrát Doba provozování zaĜízení je zĜejmá až po odeþtení nevýrobních þasĤ a þásti hrubého provozního þasu (pĜestávky, prostoje). Poté se jedná o þistý provozní þas, tedy þas, kdy je zaĜízení v provozu. Dle podmínek a velikosti þasového fondu, jenž je vložen do výpoþtu výrobní kapacity,
þleníme výrobní kapacitu na tĜi druhy: -
Projektová kapacita – vypoþtena ideálními podmínkami provozu, které jsou v praxi nedosažitelné.
-
Efektivní kapacita – vypoþtena z optimálních a souþasnČ reálných provozních podmínek.
-
Skuteþná kapacita – dosažitelná kapacita v rámci reálných podmínek vþetnČ negativních provozních jevĤ (napĜ. prostoje þi zmetkovitost). (Poþta, 2012)
41
Graf níže zachycuje stav ukazatele OEE v mČsíci bĜeznu 2016, kde mĤžeme vidČt pĜesné rozvržení prostojĤ v procentech. Nejvíce ztrát mĤžeme pozorovat právČ z dĤvodu údržby (34 %), což nám potvrzuje dĤležitost vČnovat se pĜi optimalizaci i tomuto faktoru.
Graf 3: OEE (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel)
Hodnota pro ideální cyklus zaĜízení je stanovena na 14 kusĤ za minutu, a to pro veškeré typy pružin. Tato hodnota byla stanovena nČmeckou centrálou, ovšem tuto hodnotu není možné v podstatČ dodržet, což je zejména z dĤvodu velkého portfolia pružin, ale také s ohledem na možné prostoje, poruchy atd. Hodnota OEE je stanovena na 65 % využití zaĜízení za daný mČsíc, pĜiþemž momentálnČ je splnČna na 63 – 64 %. Spoleþnost pracuje s OEE od bĜezna 2014, v pĜedešlých letech se vycházelo z ukazatele nazývaného GEFF (Gesamtanlageneffizienz). V souvislosti s tímto je vhodné definovat nČkolik pojmĤ. Jednak je tĜeba zmínit prĤbČžnou dobu výrobu, což je þas, za který výrobek projde daným výrobním procesem, a to vþetnČ þasu potĜebného na pĜípravu výroby a také þasu expedice. Dále je tĜeba zmínit výrobní cyklus, který pĜestavuje dobu „od zahájení první výrobní operace do odvedení hotového výrobku na sklad“. (Machátová, 2008. s. 33)
42
3.7 Industrie Informatik GmbH PĜi zavedení MES systému jsme v našem pĜípadČ zvolili Ĝešení od spoleþnosti Industrie Informatik GmbH, jež ho nabízí pod názvem Cronetwork. Toto Ĝešení je již zavedeno v nČmecké centrále spoleþnosti Welzel v Düsseldorfu. Nyní si krátce tuto dodavatelskou spoleþnosti Industrie Informatik GmbH pĜedstavíme. Jedná se o nČmeckou spoleþnost, v souþasné dobČ sídlící na tĜech místech ve svČtČ (Linz, Riegel u Freiburgu, Shanghai), která má zákazníky v ca. 20 zemích po celém svČtČ a v rĤzných oblastech pĤsobení. PatĜí sem napĜ. Meusburger (zpracování oceli), Mutivac (balicí pĜístroje), Bomag (strojírenství), Dentaurum (zdravotnická technika). Celkem ve spoleþnosti pracuje 70 zamČstnancĤ a na trhu je již 25 let. Industrie Informatik má na trhu nČkolik konkurentĤ. NicménČ díky svému profesionálnímu pĜístupu, snaze sledovat trendy ve vývoji nových systémĤ a technologií
þi také u konkurence, patĜí mezi špiþku na trhu a mezi nejvyhledávanČjší poskytovatele systému MES. Aby spoleþnost Industrie Informatik byla schopná vést plnohodnotný konkurenþní boj, snaží se neustále sledovat novinky na trhu v technologiích, vychovávat odborníky ze svých zamČstnancĤ, kterým poskytuje pravidelné školení a velmi dobrý motivaþní systém (zamČstnanci mohou napĜ. pĤsobit prĤbČžnČ ve všech poboþkách spoleþnosti,
þímž napĜ. získávají nové zkušenosti). Vzhledem k tomu, jak v souþasné dobČ rostou výrobní spoleþnosti a jejich požadavky na bezproblémový chod, mají systémy MES velkou budoucnost, a dá se tedy v následujících letech oþekávat i velký nárĤst firem nabízejících tento produkt.
3.8 Analýza pĜestaveb Následující kapitola se již vČnuje konkrétnČ problematice pĜestaveb na výrobní lince a analýze pĜestavbových þasĤ. PĜestavbu linky lze v našem pĜípadČ charakterizovat jako þas potĜebný na seĜízení linky po dokonþení výroby jednoho typu pružin a nastavení linky na výrobu další zakázky. Abychom dokázali zkrátit þas na pĜestavbu, je tĜeba se nejprve podrobnČ seznámit s jednotlivými kroky.
43
Tabulka þ. 3: PĜestavba linky (Zdroj: Interní materiál spoleþnosti Welzel)
Tabulka výše zobrazuje jednotlivé kroky pĜestavby linky pĜi zmČnČ výroby z jednoho typu výrobku na druhý. Jako vzorový pĜíklad jsme vzali díl pro automobilku PSA, nicménČ jednotlivé kroky jsou totožné u všech dílĤ. Nejprve je pĜedblok prázdný a robot vypnutý, což trvá 0,5 min. To znamená, že linka stojí a je bez výrobkĤ, prázdná. StejnČ dlouhou dobu zabere nahrátí nového dílu pĜes ovládací panel, což znamená nahrátí programu – spustí již výrobní program. VýmČna nástrojĤ na pĜedbloku zabere delší dobu, a to zhruba 2,6 min. Jedná se o zmČnu nástrojĤ, které jsou odlišné jednak pro každého zákazníka, jednak pro každý projekt daného zákazníka. Je tĜeba výmČna nástroje na konkrétní díl, aby na nČj daná pružina pasovala. První a tĜetí výše zmínČný bod nelze po konzultaci s vedoucím výroby optimalizovat, je zde již dosaženo maximální þasové úspory a pod tuto þasovou hranici se nelze dostat. Navíc napĜ. položku výmČnu nástrojĤ nelze zadat jako bod pro optimalizaci do MES systému. Bod druhý (nahrátí nového dílu pĜes panel pĜedbloku) pĜedstavuje naopak potenciální þasovou úsporu a vrátíme se k nČmu posléze.
ýtvrtou þást pĜestavby pĜedstavuje vložení vzorkové pružiny na pĜedblok a nastavení parametrĤ v poþítaþi. Pro upĜesnČní mluvíme o jedné vzorové pružinČ, která se na lince nastaví – natáþení, správná výška apod. a dá se pokyn navíjeþi. Tyto úkony pĜedstavují
44
3,7 min. z celkového þasu pĜestavby, v tomto pĜípadČ 25,1 min. Zde lze optimalizovat dobu trvání, na což se podíváme dále v této kapitole. Následuje úkon nastavení nosného válce, trvající 0,8 min. Na nosném válci je hotová navinutá, ale ještČ nenatryskaná pružina, posouvána po lince dále. Následuje výmČna nástrojĤ na studeném bloku (2,1 min.). OpČt se jedná o þinnosti, které nelze þasovČ zkrátit. Poté pĜecházíme na vložení vzorkové pružiny na studený blok. Studený blok znamená, že je zde teplota kolem 25 oC. OpČt následuje nastavení parametrĤ v poþítaþi pro vzorovou pružinu, což þiní 2,8 min. Parametry jsou napĜ. síla, která je závislá na tuhosti. OpČt se jedná o bod zpĤsobilý k optimalizace pomocí MES. PĜedposlední fází pĜestavby je nastavení laseru a natáþení na studeném bloku se vzorkovou pružinou (3,2 min). Pomocí laseru je na pružinČ vepsána spoleþnost (zkratka „WE“), její typ, šarže, den a rok výroby. Nakonec následuje kontrola a postoupení informace navíjeþĤm (0,5 min.), což jsou pracovníci dohlížející na správné navinutí pružiny. PĜedposlední a poslední fázi pĜestavby není možné þasovČ optimalizovat.
ýas 8,6 min. znaþí þas prĤbČhu pece, tedy dobu, až pružina vyjede z pece. ýervená pole v tabulce výše oznaþují místa, u kterých je potenciál úspory. ProcentuálnČ se jedná o 27 % celkového þasu pĜestavby. Dochází zde tedy ke znaþné ztrátČ kapacity a mluvíme zde o úzkém místČ ve výrobČ, které je tĜeba optimalizovat. PĜi redukci þasu na pĜestavbu linky je nutno pĜihlížet k rĤzných faktorĤm, které mohou tento þas ovlivĖovat. Jedná se o následující možnosti:
-
Práci, kterou je nutné vykonávat bČhem vypnutí zaĜízení oddČlit od práce, kterou lze udČlat bČhem provozu zaĜízení (tzv. externí seĜízení).
-
Redukce interního þasu pĜestavby tím zpĤsobem, aby se více práce vykonávalo externČ (napĜ. zjednodušení upevĖování, pomocný pracovník, pĜíprava pracovištČ atd.).
-
Redukce interního a externího þasu pĜestavby. Zde se jedná pĜedevším o otázku organizace pracovištČ a dalších þinností na nČm (napĜ. doprava nástrojĤ po za-
45
stavení stroje, zbyteþné pohyby, nedostateþné plánování, plýtvání pĜi zkouškách). (Košturiak, Frolík, 2006) V našem pĜípadČ vidíme plýtvání pĜedevším v následujících bodech:
-
Nahrátí nového dílu pĜes panel pĜedbloku. (0,5 min.)
-
Program, vložení vzorkové pružiny na pĜedblok, nastavení parametrĤ v PC (1 vzorová pružina). (3,7 min.)
-
Program, vložení vzorkové pružiny na studený blok, nastavení parametrĤ v PC (1 vzorová pružina). (2,8 min.)
Po zavedení MES bychom mohli reálnČ dosáhnout snížení þasu pĜestaveb o nČkolik minut. Následující kapitola popisuje konkrétní návrhy Ĝešení.
Dílþí závČr: Spoleþnost Welzel s.r.o. vyrábí v OstravČ stabilizátory a nápravové pružiny do podvozkových automobilĤ, pĜiþemž tato práce se zabývá zavedením systému MES právČ ve výrobČ pružin. Spoleþnost si od zavedení tohoto systému slibuje obecnČ zvýšení efektivity výrobních procesĤ. V praxi se pak jedná o þasovou úsporu u pĜestaveb výrobní linky, což umožní vyrobit vČtší množství pružin. Tato þást práce se vČnovala již konkrétnČ analýze implementace MES, pĜiþemž nejprve jsme se podívali na aktuální stav výroby, abychom vČdČli, z þeho vycházíme. Zde jsme popsali uspoĜádání pracovištČ, materiálový tok (pĜevážnČ robotizovaná manipulace) a využití pracovníkĤ. Následovala analýza shromažćování a vyhodnocování dat ve výrobČ, k þemuž slouží výrobní protokoly, které zaznamenávají napĜ. typ identu, poþet shodných a neshodných dílĤ þi prostoje na lince. Na základČ tČchto údajĤ je pak možné urþit efektivnost daného zaĜízení. Ideální cyklus zaĜízení je zde nastaven na 14 kusĤ za minutu pro všechny typy nápravových pružin. Tuto normu však nelze dodržet z dĤvodu, jako jsou prostoje þi rĤzné typy poruch zaĜízení. Následuje samotná analýza pĜestaveb, tedy pĜestavbových þasĤ. Jsou zde popsány a analyzovány jednotlivé kroky pĜestavby výrobní linky, pĜiþemž jsou tyto kroky rozdČleny na ty, kde je urþitý potenciál pro þasovou úsporu (napĜ. vložení vzorkové pružiny na pĜedblok) a na kroky bez možnosti jakékoliv úspory (napĜ. výmČna nástrojĤ na pĜedbloku). MES bude mít tedy za úkol pomoci najít možnosti úspory.
46
4. VLASTNÍ NÁVRHY ěEŠENÍ Na základČ pĜedešlé analýzy shrneme konkrétní kroky pro zkrácení pĜestavbových þasĤ výrobní linky. Nejprve popíšeme postup a þasový harmonogram zpracování projektu implementace MES. Dále zde budou definovány jednotlivé náklady a následnČ se budeme zabývat již konkrétním zkrácením pĜestavbových þasĤ linky a s tím souvisejícími pĜínosy.
4.1 Postup zpracování projektu implementace MES PĜed samotným zavedením systému MES do výroby je tĜeba vČnovat pozornost ĜadČ dĤležitých krokĤ, jež si definujeme v následující þásti práce. Nejprve se podíváme na koncept Ĝešení projektu, jenž definuje jednotlivé kroky pro implementaci. Je zde vypracován i konkrétní þasový harmonogram s danými kroky a následnČ jsou popsány a spoþítány náklady projektu, a to jednak náklady celkové, jednak náklady, jenž budou dále placeny dodavateli roþnČ.
4.1.1 Koncept Ĝešení projektu Nejprve je nutné navrhnout urþitý koncept Ĝešení, který bude vhodný pro daný typ výroby. ěešení je navrženo formou jakési studie, kterou poté odsouhlasí dodavatelská spoleþnost se zákazníkem. V našem pĜípadČ obsahuje Ĝešení následující základní body pro realizaci. VĤbec prvním krokem je stanovení konkrétních osob ve spoleþnosti, jež budou kompetentní ke komunikaci s dodavatelem, a následnČ naplánování schĤzek. Bylo urþeno, že dílþí kroky budou diskutovány a odsouhlasovány s vedoucím výroby a co se týká softwarových a s tímto spojených záležitostí, bude se dodavatel obracet na vedoucího IT oddČlení a elektronika. Za odsouhlasení cenové nabídky pak odpovídá oddČlení nákupu, které dostává souhlas nejprve od vedoucího výroby a poté od generálního Ĝeditele. Co se týká samotné implementace MES, je tĜeba aplikovat software, jenž bude sbírat data z výroby. PĜi zpracování softwarové konfigurace je tĜeba prodiskutovat možnosti využití softwarových modulĤ CronetWork s vedoucím výroby a stanovit požadavky
47
a cíle, které chceme sledovat. Jelikož se nám jedná konkrétnČ o zkrácení pĜestavbových
þasĤ, budeme sledovat doby trvání jednotlivých krokĤ pĜestavby linky pro typ dílu. Obrázek níže zachycuje, jak je možné naplánovat a následnČ v systému zobrazit výrobní operace.
Obrázek þ. 18: Software na plánování jednotlivých úkonĤ na lince (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Industrie Informatik GmbH)
V rámci tvorby konceptu Ĝešení je tĜeba spoþítat výrobní zaĜízení. U výroby nápravových pružin musíme poþítat se 4 výrobními, na které bude nutné systém MES instalovat. Následuje další krok, kterým je urþení množství terminálĤ, což jsou dotykové poþítaþe CronetWork (BDE systém). Tyto terminály jsou následnČ nainstalovány v daném výrobním procesu, pĜiþemž zde budou celkem dva. Dále je nutné sestavit strukturu hardwarové konfigurace podle analýzy výrobních procesĤ. Podle struktury bude možné vypoþítat koneþnou cenu hardwarové konfigurace. KonkrétnČ se zde jedná o pĜipojení na síĢ (kabel, zásuvky atd.), práci elektronika, cenu terminálĤ, server + software, komunikaþní hardware mezi CronetWork a daným výrobním zaĜízením, licence softwarĤ.
48
Poté je nutno provést kontrolu sbČru dat s Ĝídicí jednotkou zaĜízení (CronetWork MDE systém) a kontrolu možnosti komunikace MDE (Maschinendatenerffasung, což je sbČr strojových dat) / BDE (Betriebsdatenerfassung – sbČr výrobních dat) systémĤ urþitého zaĜízení a XPPS, popĜ. SAP. Samotné zavedení do provozu zahrnuje jak provozní, tak organizaþní opatĜení. Jedná se tedy ve shrnutí o následující kroky:
-
Instalace softwaru a hardwaru.
-
ZajištČní správy systému.
-
Organizace školení.
V závČreþné fázi se upĜesĖuje uživatelská dokumentace, nastavují se pracovní parametry pro bezporuchový provoz a nakonec se otestují veškeré funkce a je zpracován protokol o výsledcích daného testu.
4.1.2 ýasový harmonogram projektu ýasový harmonogram lze navrhnout následovnČ tak, aby zahrnoval všechny potĜebné kroky pro implementaci MES, jež jsou realizovány v rozmezí ca. deseti mČsícĤ.
49
Tabulka þ. 4: ýasový harmonogram (Zdroj: Vlastní zpracování)
Tabulka tedy zahrnuje kroky zmínČné v pĜedcházející podkapitole a je u nich vyznaþena doba trvání. ýasovČ nároþný je krok vytvoĜení konceptu Ĝešení, dále zkouška konfigurace hardwaru a softwaru, nejdéle pak trvá zkoušení funkþnosti MES systému ve výrobČ. Jednotlivé kroky se pak odrážejí i v nákladech spojených s implementací MES, o þemž pojednává þást níže.
4.1.3 Náklady pĜi implementaci MES Následující tabulka zachycuje jednotlivé náklady spojené se zavedením systému do výroby, pĜiþemž se jedná o náklady jednorázové a náklady poté placené roþnČ spoleþnosti Industrie Informatik GmbH.
50
Tabulka þ. 5: PĜehled nákladĤ pro zavedení MES (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel, vlastní zpracování)
Definujme si nyní pĜesnČji jednotlivé pozice v tabulce. První základní položkou je licence, kterou zaplatíme v prvním roce vyšší þástkou 11 625 €, v dalších letech þiní tato položka 608 € za rok. Další položkou je software, jenž sbírá data z výroby a jeho cena je naopak nižší pĜi zavádČní (1 585 €), v dalších letech je tato þástka za rok 1 980 €. Dále je také tĜeba poþítat s licencí zvlášĢ pro každý stroj – zde musíme násobit þástku
þtyĜmi dle poþtu výrobních linek, a se softwarem pro jednotlivé terminály. Další položkou je KPI software umožĖující nadefinovat libovolnČ jednotlivé ukazatele výkonnosti spoleþnosti, to znamená, že si zadáme indikátory dle potĜeby. NapĜ. u výroby zadáme rychlost výroby, poþet kusĤ, OEE atd. U lidských zdrojĤ zadáváme poþet zamČstnancĤ pĜítomných ve výrobČ, pĜesþasy þi þas, který mají na pĜestávku, a v rámci logistiky napĜ. definujeme WIP, což je zkratka Work in process. PĜedstavuje þásteþnČ hotové výrobky, které þekají na dokonþení. Tento termín je používán ve výrobČ a v oblasti zvané Supply Chain Management.
51
Dále je tĜeba poþítat se dvČma monitorovacími pracovišti a softwarem, který zpracovává výrobní informace a dokáže je posléze analyzovat. Obrázek níže zachycuje, co vše je možné sledovat – napĜ. zaĜízení, které je k dispozici pro výrobu. Výrobce uvádí, že je možné napojit jakékoliv výrobní zaĜízení.
Obrázek þ. 19: Zachycení výrobních dat (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Industrie Informatik GmbH)
Další položkou je server Oracle, který pĜestavuje pouze jednorázové náklady ve výši 2 700 € a OPC, což je server pro sbČr dat z jednotlivých linek. Tyto dvČ položky jsou zachyceny ve schématu níže.
52
Obrázek þ. 20: Server Oracle (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Industrie Informatik GmbH)
Následující položkou je pĜístrojová deska, tzv. dashboard, pro zobrazení klíþových ukazatelĤ. Zobrazuje grafy, kontingenþní tabulky a tachografy z rĤzných reportĤ. Slouží tedy pro rychlý pĜístup k detailním informacím a intuitivní ovládání umožĖuje snadné pĜizpĤsobení zpráv novým požadavkĤm.
53
Obrázek þ. 21: Dashboard (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Industrie Informatik GmbH)
Nakonec je uveden software pro plánování jednotlivých úkonĤ na lince, který je finanþnČ nejnákladnČjší. PĜi poĜízení se jedná o 4 225 €, v dalších letech pak 308 € roþnČ. Samostatnou položku pak tvoĜí samotná instalace a zaškolení pracovníkĤ, což jsou jednorázové položky v celkové hodnotČ 40 000 €. V poslední kapitole „Zhodnocení pĜínosu“ budeme vycházet z této tabulky pĜi porovnání finanþního pĜínosu za rok a pĜi stanovení doby návratnosti nákladĤ.
4.2 Zkrácení pĜestavbových þasĤ Nyní se podíváme na konkrétní þasovou úsporu pĜestavby po zavedení MES a konkrétní opatĜení, díky kterým šla tato þasová úspora realizovat. Prvním bodem vhodným pro optimalizaci bylo nahrátí nového dílu pĜes dotykový panel, pustí se tedy program, pĜiþemž tato þinnost pĤvodnČ pĜedstavovala 0,5 min. MES systém však vyhodnotil, že je zde možné zkrátit tuto dobu na 0,2 min. Nejprve je tedy pĜedblok prázdný, robot je vypnutý, novČ se teć okamžitČ po této fázi spustí program, bez jakékoliv prodlevy.
54
Tato operace je zajišĢována pĤvodnČ tím zpĤsobem, že operátor najde v adresáĜi program (18 s), novČ po zavedení MES operátor nemusí hledat v adresáĜi, systém vyhledá program sám. Dále mĤžeme zkrátit operaci vložení vzorkového pružiny na pĜedblok a nastavení parametrĤ v poþítaþi. Nastavujeme tedy veškeré parametry u dané vzorkové pružiny. Postup pro þasovou optimalizaci zde bude následující – operátor vezme pružinu, položí na pás, ale MES si bude pamatovat parametry (napĜ. tuhost), a nastavení parametrĤ tak systém udČlá rychleji. Po této zmČnČ se celkový þas 3,7 min. zkrátí na 1,85 min., úspora zde tak bude pĜedstavovat 50 % z pĤvodního þasu. Posledním možným krokem pro þasovou optimalizaci je vložení vzorkové pružiny na studený blok a opČt nastavení parametrĤ v poþítaþi. K úspoĜe dojde stejným zpĤsobem jako u minulého bodu, MES systém si tedy bude pamatovat již nČkdy zadané parametry a jejich nastavení tak provede mnohem rychleji. Zde se jedná pĤvodnČ o þas 2,8 min., který se nám podaĜilo zkrátit na 1,4 min., opČt 50 % z celkového þasu. Kroky, které pĜi pĜestavbČ MES šetĜíme, jsou kroky vykonávané þistČ poloautomaticky operátorem. MES mĤže dle technické specifikace výrobce tyto kroky vykonávat sám automaticky, þímž vzniká þasová úspora. Vycházíme dále z toho, že stejné výrobní linky jsou i v nČmecké centrále, kde je MES již zaveden a tam byla v prĤmČru u tČchto krokĤ právČ tato þasová úspora.
Tabulka þ. 6: PĜestavba linky s þasovou optimalizací (Zdroj: Interní materiál spoleþnosti Welzel)
55
Tabulka výše již zachycuje pĜestavbu linky s vyznaþenou þasovou úsporou. CelkovČ nyní pĜestavba zabere 21,5 min. oproti pĤvodním 25,1 min., což znamená úsporu 14,3 %. Tato þasová úspora bude moci být využita pro samotnou výrobu, þímž se nám zvýší poþet vyrobených kusĤ, což se odrazí na celkovém zisku spoleþnosti. Na základČ tČchto výsledkĤ zhodnotíme v následující kapitole celkový pĜínos þasové úspory.
Dílþí závČr: Tato kapitola se nejprve zabývala postupem pro zpracování implementace MES. Nejprve jsme popisovali jednotlivé kroky konceptu Ĝešení projektu, což je studie s body pro realizaci. Jednak je to aplikace softwaru sbírajícího data z výroby, urþení poþtu výrobních zaĜízení – zde 4 linky, dále stanovení struktury hardwarové konfigurace, kontrola sbČru dat s Ĝídicí jednotkou zaĜízení, kontrola komunikace MDE/BDE systémĤ s XPPS/SAP. NáslednČ byl vytvoĜen pĜesný þasový harmonogram, kde jsou veškeré potĜebné þinnosti rozloženy do deseti mČsícĤ. Poté byly urþeny a spoþítány náklady nutné pro implementaci, jež þiní celkovČ 70 050 €, což je jednorázová þástka. RoþnČ pak náklady pĜedstavují 6 664 €. Další podkapitola pak konkrétnČ Ĝešila zkrácení pĜestavbových þasĤ, kde bylo zjištČno, že celková doba pĜestavby linky bude trvat 21,5 min. oproti pĤvodním 25,1 min., což pĜedstavuje úsporu 14,3 %. Tuto úsporu lze využít pro samotnou výrobu pružin, což se odrazí na poþtu vyrobených kusĤ, produktivitČ a celkovém zisku spoleþnosti.
56
5. ZHODNOCENÍ PěÍNOSU V této kapitole se zabýváme samotným ekonomickým vyhodnocením implementace MES a zmiĖujeme zde i podstatné mimoekonomické faktory, jež mohou pĜispČt ke zlepšení výroby þi konkurenceschopnosti. Pomocí výsledkĤ z pĜedchozí kapitoly budeme schopni vypoþítat, za jak dlouhou dobu se nám vrátí vložené prostĜedky do implementace MES.
5.1 Ekonomické vyhodnocení implementace MES Na základČ zjištČných výsledkĤ lze po ekonomické stránce vyhodnotit implementaci MES. K tomu nám bude sloužit údaj, že jsme na jedné pĜestavbČ linky ušetĜili 3,6 minut. Zjistíme si celkový poþet pĜestaveb za rok a urþíme tak poþet celkovČ uspoĜených hodin. Nakonec stanovíme celkovou úsporu výrobkĤ za rok a následnČ si vezmeme prĤmČrnou cenu jedné pružiny, kterou vynásobíme tímto poþtem navíc vyrobených kusĤ.
5.1.1 ýasová a finanþní úspora na pĜestavbách Co se týká þasové úspory, na jedné pĜestavbČ linky jsme ušetĜili 3,6 minut. Abychom mohli dále spoþítat, kolik minut ušetĜíme za den a následnČ za rok, vytvoĜíme si následující tabulku:
57
Tabulka 7: PĜehled výroby a pĜestaveb 5-12/2015 // 1-4/2016 (Zdroj: Interní materiál spoleþnosti Welzel, vlastní zpracování) Celkový poþet pĜestaveb (4 linky) ýasová úspora u jedné pĜestavby [min]
5 000 3,6
Celková roþní þasová úspora brutto [min]
18 000
Celková roþní þasová úspora brutto [hod]
300
Efektivní výstup výroby [ks/hod] Celková roþní úspora množství výrobkĤ brutto [ks]
573,4 172 020
Plánovaná nejakost [%]
3
Plánovaný pomČrný þas [%] Plánovaná nejakost z roþní úspory množství výrobku [ks] Plánovaný pomČrný þas z roþní úspory množství výrobku [ks] Celková roþní úspora množství výrobkĤ netto [ks]
5
PrĤmČrná cena vinuté pružiny [€] Celková roþní úspora [€]
Souþet pĜestaveb v jednotlivých mČsících za sledované období ýasový rozdíl pĜed a po implementaci MES na jedné pĜestavbČ Celkový poþet pĜestaveb x þasová úspora na jedné pĜestavbČ PĜepoþítáno na hodiny: 18 000/60 PrĤmČr jednotlivých mČsícĤ za sledované období 6 883/12 Celková roþní þasová úspora x Efektivní výstup výroby 300 x 573,4 Šrotová kvóta ýas výpadkĤ a pĜerušení stroje (napĜ. výpadek el. energie, pokles efektivity z nepĜedpokládaného dĤvodu)
5 161
0,03 x 172 020
8 601
0,05 x 172 020
158 258
172 020 - 5 161 - 8 601
4,3 680 511
158 258 x 4,3
Výše zpracovaná tabulka obsahuje údaje potĜebné pro výpoþet celkové úspory. Nejprve jsme urþili celkový poþet pĜestaveb za všechny þtyĜi linky, což je celkem 5 000. Jedná se tedy o souþet pĜestaveb v jednotlivých mČsících. Dále uvádíme þasovou úsporu na jedné pĜestavbČ, což je þasový rozdíl na jedné pĜestavbČ pĜedtím, než byl zaveden MES, a po implementaci systému. Tento rozdíl þiní dle našeho pĜedchozího výpoþtu 3,6 min. Na základČ tČchto dvou údajĤ spoþítáme celkovou roþní þasovou úsporu brutto, tedy úsporu, kde zatím není zohlednČna plánovaná nejakost (šrotovost) a plánovaný pomČrný
þas (þas výpadkĤ a pĜerušení stroje, napĜ. nastane prodleva pĜi výmČnČ materiálu, popĜ. dojde k výpadku el. energie apod.). Následujícím bodem je efektivní výstup výroby, jenž lze definovat jako prĤmČrnou výkonnost výroby. Udává poþet vyrobených kusĤ za hodinu. Pomocí výsledku efektivního výstupu výroby spoþítáme celkovou roþní úsporu množství výrobkĤ (brutto). Celkovou roþní þasovou úsporu tedy vynásobíme efektivním výstupem výroby.
58
Nyní je tĜeba zohlednit plánovanou nejakost a pomČrný þas. Tyto dva údaje budou posléze odeþteny od celkové roþní úspory množství výrobkĤ brutto a dostaneme celkovou roþní úsporu množství výrobkĤ netto (v kusech). Posledním údajem v tabulce je prĤmČrná cena vinuté pružiny, která þiní 4,3 €, pĜiþemž tento údaj použijeme pĜi výpoþtu návratnosti nákladĤ v následující podkapitole. Nyní se již dostáváme ke konkrétním výpoþtĤm, abychom urþili pĜesnou þasovou a finanþní úsporu na pĜestavbách po zavedení MES. PrĤmČrný poþet pĜestaveb za rok þiní 5 000, þasová úspora na jedné pĜestavbČ je spoþítána na 3,6 min. Na základČ tČchto údajĤ urþíme þasovou úsporu na pĜestavbách za rok: 5000 × 3,6 = 18000 To znamená, že za rok na jedné lince ušetĜíme 18 000 min., tedy 300 hodin. Co se týká efektivního výstupu výroby, prĤmČrnou hodnotu za jednotlivé mČsíce ve sledovaném období vydČlíme 12, þímž získáme poþet navíc vyrobených kusĤ za hodinu.
6883 = 573,4 12 Zde tedy 573,4, tzn. ca. 573 navíc zhotovených kusĤ za hodinu. Pro zjištČní celkové roþní úspory množství zhotovených výrobkĤ je tĜeba tuto hodnotu vynásobit 300 hodinami: 573,4 × 300 = 172020 Celková roþní úspora množství výrobkĤ pak þiní 172 020 ks. Je však tĜeba poþítat s plánovanou nejakostí, tedy s vadnými kusy a pomČrným þasem, kdy napĜ. oþekáváme, že nastane prodleva pĜi výmČnČ materiálu apod. Po odeþtení tČchto faktorĤ dospČjeme k þisté roþní úspoĜe. K danému výsledku tedy spoþítáme šrotovou kvótu, jež þiní 3 % a dále plánovaný pomČrný þas 5 %.
172020 × 0,03 = 5161 172020 × 0,05 = 8601
59
Nyní zbývá spoþítat celkovou roþní úsporu množství výrobkĤ netto: 172020 − 5161 − 8601 = 158258
Z výpoþtu výše vyplývá, že po zavedení MES vyrobíme za rok o 158 258 ks více.
5.1.2 Návratnost nákladĤ Na základČ zjištČné þisté úspory výrobkĤ 158 528 ks za rok jsme nyní schopni spoþítat finanþní pĜínos za rok a následnČ definovat dobu návratnosti vložených nákladĤ do implementace MES systému. Výrobní cena pružiny þiní v prĤmČru 4,3 €. Tuto þástku je nyní tĜeba vynásobit poþtem kusĤ. 158528 × 4,3 = 680511
Celková roþní úspora po implementaci MES systému þiní 680 511 €. Nyní zbývá urþit dobu návratnosti této investice. Vycházíme-li z poþtu 310 výrobních dní za rok (þistý výrobní þas bez údržeb), pak úsporu za den spoþítáme tak, že roþní úsporu 680 511 € vydČlíme poþtem výrobních dní:
680511 = 2195,2 310 Úspora za den tedy þiní ca. 2 195 €. Pokud sumu vloženou do projektu vydČlíme touto
þástkou, zjistíme, za kolik dní se nám investice vrátí:
70050 = 31,9 2195
Investice 70 050 € se vrátí za 32 výrobních dní.
60
V dalších letech, kdy bude poĜizovací cena uhrazena a placena bude firmČ Industrie Informatik GmbH jen roþní údržba, bude úspora vypadat následovnČ:
6664 = 3,04 2195
V dalším roce se nám tedy výdaje na údržbu vrátí za ca. 3 výrobní dny. V následující kapitole zhodnotíme i nezanedbatelné mimoekonomické pĜínosy implementace MES systému do výroby.
5.2 Mimoekonomické vyhodnocení implementace MES Po provedené analýze finanþní úspory je nyní tĜeba podívat se i na mimoekonomické pĜínosy, které mají pro spoleþnost velkou hodnotu. Níže uvádíme v bodech pĜínosy, které zavedení MES systému do spoleþnosti pĜináší:
-
Úspora þasu pĜi analýze dat.
-
Zpracování a uchovávání výrobních dat (napĜ. technických parametrĤ).
-
Propojení výrobních dat s ERP systémem.
-
PĜi poruše stroje je systém schopen poslat SMS zprávu napĜ. operátorovi.
-
Zlepšení plánování kapacity výrobního zaĜízení (redukce skladových zásob).
-
Optimalizace výrobních procesĤ.
-
Zlepšení dodržování termínĤ výroby.
-
Paralelní plánování strojĤ, personálu a nástrojĤ.
-
Efektivní využití daného zaĜízení.
Jedná se tedy o nezanedbatelné pĜínosy z hlediska výroby a jejího dalšího plánování. Jak je zĜejmé z výsledkĤ provedené analýzy, díky þasové úspoĜe se nám vložené náklady do MES systému vrátí ve velmi krátkém þase. MES systém vytváĜí jakýsi most mezi výrobními daty a ERP systémem, což umožĖuje vČtší pĜehled o výrobČ. Jelikož si systém veškerá data ukládá, dochází ke zlepšení plánování kapacity výrobních linek, þímž je zajištČno i snižování skladových zásob a dodržování termínĤ výroby.
61
ObecnČ tedy MES systém optimalizuje výrobní procesy, což vede k úsporám jak þasovým, tak finanþním.
Dílþí závČr: Pro zhodnocení pĜínosu jsme vytvoĜili tabulku s veškerými nutnými údaji pro výpoþet finanþní úspory. Na základČ tČchto dat jsme byli schopni vypoþítat þasovou úsporu na všech pĜestavbách u všech 4 linek za rok, což þiní 18 000 min., tedy 300 hodin. Dále jsme zjistili poþet navíc vyrobených kusĤ za hodinu, a to 573 (ks/hod.). Poté jsme již byli schopni spoþítat celkovou roþní úsporu množství výrobkĤ, která þiní 172 020 ks brutto. Poté, co odeþteme šrotovou kvótu a plánovaný pomČrný þas, získáme netto úsporu, a to 158 258 ks. Pomocí þisté úspory výrobkĤ spoþítáme celkovou roþní úsporu, která þiní 680 511 €. Nakonec jsme urþili dobu návratnosti vložených nákladĤ a zjistili pomocí dĜíve zjištČných výsledkĤ, že se daná investice do implementace MES systému vrátí za 32 výrobních dní. Nezanedbatelné nejsou ani mimoekonomické pĜínosy, kam patĜí úspora þasu pĜi analýze dat, propojení výrobních dat s ERP systémem þi zlepšení plánování kapacity výrobního zaĜízení.
62
ZÁVċR Cílem této bakaláĜské práce bylo po ekonomické stránce vyhodnotit implementaci MES systému do výroby v rámci optimalizace doby pĜestavbových þasĤ výrobních linek. Manufacturing Execution System (výrobní informaþní systém) zabezpeþuje sbČr a zpracování výrobních dat, což umožĖuje správnČ vyhodnotit stav výroby a získat podklady pro další plánování. Poskytuje spoleþnosti mnoho dĤležitých funkcí, jež pomáhají optimalizovat její rĤzné
þinnosti, Ĝídit výrobní procesy a na rozdíl od ERP systémĤ poskytují informace, které jsou zamČĜeny na strategické a dlouhodobé úþely. MES zaplĖuje mezeru mezi stroji a ERP systémy, þímž umožĖuje pĜehled o aktuální situaci ve výrobČ. Dokáže poskytnout informace z výrobní technologie o pĜesném prĤbČhu daného výrobního procesu a na tomto základČ vytvoĜit systém sledování výroby, jenž umožĖuje vytvoĜit záznam v elektronické podobČ, který je dlouhodobČ archivován, a rovnČž umožĖuje odhalit problematická místa ve výrobČ. V rámci této práce byla zvolena kontrola pĜestavbových þasĤ a hledána úspora v této oblasti. Analytická þást práce se nejprve zabývala souþasnou situací výroby (uspoĜádání pracovišĢ, materiálový tok, pracovníci). NáslednČ pak analýzou shromažćování a vyhodnocení dat ve výrobČ, což je nutné znát k celkovému vyhodnocení stavu pĜed implementací systému. PĜi analýze pĜestaveb, tedy pĜestavbových þasĤ, byly popsány a analyzovány jednotlivé kroky pĜestavby výrobní linky. Tyto etapy pĜestavby byly následnČ rozdČleny na ty, u nichž je zĜejmý potenciál pro þasovou úsporu (nahrátí nového dílu pĜes panel pĜedbloku, vložení vzorkové pružiny na pĜedblok a nastavení parametrĤ v poþítaþi, vložení vzorkové pružiny na studený blok a nastavení parametrĤ v poþítaþi) a na kroky bez možnosti jakékoliv úspory (napĜ. výmČna nástrojĤ na pĜedbloku). Následující þást popisovala jednotlivé kroky konceptu Ĝešení projektu, kterými jsou aplikace softwaru sbírajícího data z výroby, urþení poþtu výrobních zaĜízení (zde þtyĜi výrobní linky), dále stanovení struktury hardwarové konfigurace, kontrola sbČru dat s Ĝídicí jednotkou zaĜízení, kontrola komunikace MDE/BDE systémĤ s XPPS/SAP. Posléze byl vytvoĜen pĜesný þasový harmonogram, kde jsou veškeré potĜebné þinnosti
63
rozloženy do deseti mČsícĤ. Poté byly urþeny a spoþítány jednorázové náklady nutné pro implementaci, jež þiní celkovČ 70 050 €. RoþnČ pak náklady na údržbu systému pĜedstavují 6 664 €. Další þást práce Ĝešila konkrétnČ zkrácení pĜestavbových þasĤ, kde bylo zjištČno, že celková doba pĜestavby linky bude trvat po optimalizaci 21,5 min. oproti pĤvodním 25,1 min., což pĜedstavuje úsporu 14,3 %. Na jedné pĜestavbČ linky ušetĜíme tedy 3,6 minut, což se odrazí na poþtu zhotovených výrobkĤ. Pro zhodnocení ekonomického pĜínosu byla vytvoĜena tabulka s veškerými údaji pro výpoþet finanþní úspory. Na základČ tČchto dat jsme byli schopni vypoþítat þasovou úsporu na všech pĜestavbách u všech þtyĜ linek za rok, což þiní 18 000 min., tedy 300 hodin. Dále jsme zjistili poþet navíc vyrobených kusĤ za hodinu (573 ks) a poté byla urþena celková roþní úspora množství výrobkĤ, jež þinila 172 020 ks brutto. Po odeþtení šrotové kvóty a plánovaného pomČrného þasu jsme získali netto úsporu 158 258 ks. Pomocí výsledku þisté úspory výrobkĤ jsme spoþítali celkovou roþní úsporu, která þiní 680 511 €. Na základČ provedených výpoþtĤ jsme zjistili, že se investice do implementace MES systému vrátí za 32 výrobních dní. Co se týká mimoekonomických pĜínosĤ, mĤžeme jmenovat úsporu þasu pĜi analýze dat, propojení výrobních dat s ERP systémem, zlepšení plánování kapacity výrobního zaĜízení a spotĜeby výrobních prostĜedkĤ. ObecnČ tedy MES systém optimalizuje výrobní procesy, což vede k úsporám þasovým i finanþním a uvážíme-li rozsah produkce spoleþnosti, jeví se zavedení systému MES do výroby jako úþelné.
64
SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJģ Literatura: BADAL, T., 2015. HospodáĜská informatika. 1. vyd. Brno: Mendelova univerzita v BrnČ, s. 164. ISBN 978-80-7509-224-3. BUJNA, T., MÜLLER, D., BLOUDEK, J., KUBÁTOVÁ, S., 2015. Spojovat þi rozdČ-
lovat? 1. vyd. Praha: Management TC, s. 251. ISBN 978-80-7261-278-9. HORKÝ, V., 2012. Podnikové informaþní systémy. 1. vyd. TĜebíþ: Vivat Academia, s. 109. ISBN 978-80-87385-13-5. CHROMIAKOVÁ, F., RAJNOHA, R. 2011. ěízení a organizace výrobních procesĤ. 1. vyd. Žilina: GEORG, s. 139. ISBN 978-80-89401-26-0. JUROVÁ, M., 2011. ěízení výroby. 1. vyd. Brno: Cerm, s. 219. ISBN 978-80-2144370-9. JUROVÁ, M., 2013. Výrobní procesy Ĝízené logistikou. 1. vyd. Brno: BizBooks, s. 260. ISBN 978-80-265-0059-9. KAVAN, M., 2002. Výrobní a provozní management. 1. vyd. Praha: Grada, s. 424. ISBN 80-247-0199-5. KEěKOVSKÝ, M.,VALSA,O., 2012. Moderní pĜístupy k Ĝízení výroby. 3. vyd. Praha: C.H.Beck, s. 154. ISBN 978-80-7179-319-9. KOŠTURIAK, J., FROLÍK, Z. a kol., 2006. Štíhlý a inovativní podnik. 1. vyd. Praha: Alfa Publishing, s. 240. ISBN 80-86851-38-9. MACHÁTOVÁ, A., 2008. ěízení výroby. 1. vyd. Liberec: Technická univerzita Liberec, s. 158. MYŠÍK, J., 2010. Hodnocení efektĤ pĜi zavedení nebo inovaci informaþního systému
v podniku. 1. vyd. Ostrava: Key Publishing, s. 55. ISBN 978-80-7418-059-0.
65
POýTA, J., 2012. ěízení výrobních procesĤ. 1. vyd. Ostrava: Vysoká škola báĖská, s. 92. ISBN 978-80-248-2589-2.
ěEPA,
V.,
2007.
Podnikové
procesy.
2.
vyd.
Praha:
Grada
Publishing,
s. 288. ISBN 978-80-247-2252-8. ŠTEKER, K., 2010. Informaþní systémy podnikĤ a jejich praktická aplikace pro Ĝízení
ekonomického procesu. 1. vyd. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve ZlínČ, s. 40. ISBN 97880-7454-067-7. ŠTEKER, K., 2011. ěízení ekonomického procesu podniku pomocí informaþních systé-
mĤ. 1. vyd. Žilina: Georg, s. 117. ISBN 978-80-89401-55-0. ŠULOVÁ, D., 2009. Metody plánování a Ĝízení výroby v podnikových informaþních
systémech a jejich uplatnČní pĜi Ĝízení výrobního procesu. 1. vyd. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve ZlínČ, s. 47. ISBN 978-80-7454-063-9. TOMEK, G., VÁVROVÁ, V., 2014. Integrované Ĝízení výroby. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, s. 368. ISBN 978-80-247-4486-5. TOMEK, G., VÁVROVÁ, V., 2007. ěízení výroby a nákupu. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, s. 384. ISBN 978-80-247-1479-0. VYTLAýIL, M., MAŠÍN, I., STANċK, M., 1997. Podnik svČtové tĜídy. 1. vyd. Liberec: Institut prĤmyslového inženýrství, s. 276. ISBN 80-902235-1-6.
Internetové zdroje: Lean.
Leancompany.cz
[online,
citováno
29.
Ĝíjna
2015].
Dostupné
z:
http://www.leancompany.cz/historie.html MES: Das Handwerkszeug zur Fertigungsoptimierung. Industrieinformatik.com [online, citováno 3. bĜezna 2016]. Dostupné z: http://www.industrieinformatik.com/de/produkte/mes/was-ist-mes.html
66
MES: Manufacturing Execution System. Psipenta.de [online, citováno 10. Ĝíjna 2015]. Dostupné z: http://www.psipenta.de/de/mes/manufacturing-execution-system/ MES implementace. Competence-site.de [online, citováno 11. kvČtna 2016]. Dostupné z: http://www.competence-site.de/vorteile-einer-erp-mes-integration/ Systémy sledování výroby. Mmspektrum.com [online, citováno 9. þervna 2015]. Dostupné z: http://www.mmspektrum.com/clanek/systemy-sledovani-vyroby-a-traceability
Interní materiály: Interní materiály spoleþnosti Industrie Informatik GmbH Interní materiály spoleþnosti Welzel s.r.o. Konzultace s vedoucím výroby
67
SEZNAM ZKRATEK Zkratka
Název
VysvČtlení
BDE
Betriebsdatenerfassung
SbČr výrobních dat
BI
Business Intelligence
Procesy a technologie, jejichž cílem je podporovat rozhodovací
procesy
ve
spoleþnosti CEZ
Celková efektivnost zaĜí- Celková efektivnost zaĜízení
CRM
zení
Customer
Relationship Systém obsluhující procesy, smČĜované k zákazní-
Management
k Ĥm EIS
Executive Information Sys- Informaþní
HPP
pro
vrcholové Ĝízení
tems ERP
systémy
Enterprise Resource Plan- Systém pro Ĝízení interních ning
procesĤ ve spoleþnosti
High Performance Process
Výrobní proces napČĢového tryskání
HFP
Hot Fine Process
Výrobní proces jemného tryskání
GEFF
Gesamtanlageeffizienz
Ukazatel výkonnosti zaĜízení
KPI
Key Performance Indicati- Ukazatele pro urþení výkonnosti spoleþnosti
ors MCS
Manufacturing
Control Výrobní kontrolní systémy
Systems MDE
Maschinendatenerfassung
MES
Manfacturing
SbČr strojových dat
Execution Výrobní informaþní systém
System MESA
Manufacturing
Enterprise Asociace
Solutions Association
68
informaþních
výrobních systémĤ
MIS
Information Informaþní
Management
pro
Ĝízení
Systems OEE
systémy
Equipment Celková efektivita zaĜízení
Overall Effectiveness
OPC
OLE for processs control
Server
sbČr
pro
dat
z výrobních linek PLC
Programmable Logic Con- Programovatelný troller
REFA
logický
automat
Reichsausschuss
für OddČlení spoleþnosti zabý-
Arbeitszeitermittlung
vající a
se
normováním
optimalizací
procesĤ
ve výrobČ SAP
Anwendung, Informaþní systém ERP
Systeme, Produkte
SCM
Supply Chain Management
Systém Ĝídící dodavatelský
ĜetČzec TPM
Total Productive Mainte- TotálnČ produktivní údržba nance
TPS
Toyota Production System
Toyota výrobní systém
WIP
Work in proces
ýásteþnČ hotové výrobky þekající na dokonþení
XPPS
Xerox Partner Print Servi- Informaþní systém ERP ces
69
SEZNAM OBRÁZKģ Obrázek þ. 1: Schéma pracovního procesu ...................................................................13 Obrázek þ. 2: Základní prvky TPM ..............................................................................14 Obrázek þ. 3: Schéma automatizace provozu ...............................................................15 Obrázek þ. 4: Ukázka protokĤ z MES ..........................................................................19 Obrázek þ. 5: Princip fungování MES systému ............................................................22 Obrázek þ. 6: Hierarchie MES .....................................................................................26 Obrázek þ. 7: PĜehled vinutých pružin .........................................................................27 Obrázek þ. 8: UskladnČný materiál ..............................................................................27 Obrázek þ. 9: HPP (High Performance Process)...........................................................33 Obrázek þ. 10: HFP (Hot Fine Process) .......................................................................33 Obrázek þ. 11: Technologické uspoĜádání pracovištČ ...................................................34 Obrázek þ. 12: PĜedmČté uspoĜádání pracovištČ ...........................................................34 Obrázek þ. 13: Automatizovaná výrobní linka na výrobu pružin ..................................35 Obrázek þ. 14: UspoĜádání haly pružin ........................................................................36 Obrázek þ. 15: Manipulace ve výrobČ ..........................................................................37 Obrázek þ. 16: Lakování ..............................................................................................37 Obrázek þ. 17: Zabalené pružiny .................................................................................38 Obrázek þ. 18: Software na plánování jednotlivých úkonĤ na lince ..............................48 Obrázek þ. 19: Zachycení výrobních dat ......................................................................51 Obrázek þ. 20: Server Oracle .......................................................................................52 Obrázek þ. 21: Dashboard............................................................................................53
70
SEZNAM TABULEK Tabulka þ. 1: Typy prostojĤ .........................................................................................39 Tabulka þ. 2: ýasový fond ...........................................................................................40 Tabulka þ. 3: PĜestavba linky .......................................................................................43 Tabulka þ. 4: ýasový harmonogram ............................................................................49 Tabulka þ. 5: PĜehled nákladĤ pro zavedení MES ........................................................50 Tabulka þ. 6: PĜestavba linky s þasovou optimalizací ...................................................54 Tabulka þ. 7: PĜehled výroby a pĜestaveb 5-12/2015 // 1-4/2016 ..................................57
SEZNAM GRAFģ Graf þ. 1: Podíl zamČstnancĤ Welzel ve svČtČ ..............................................................30 Graf þ. 2: Objem pružin v letech 2005 – 2015..............................................................32 Graf þ. 3: OEE .............................................................................................................41
SEZNAM PěÍLOH PĜíloha 1: PĜestavba linky PĜíloha 2: PĜestavba linky po optimalizaci
71
PĜíloha 1: PĜestavba linky
72
PĜíloha 2: PĜestavba linky po optimalizaci
73
VYSOKÉ UýENÍ TECHNICKÉ V BRNċ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA PODNIKATELSKÁ FACULTY OF BUSINESS AND MANAGEMENT
ÚSTAV EKONOMIKY INSTITUTE OF ECONOMICS
EKONOMICKÉ VYHODNOCENÍ IMPLEMENTACE MES SYSTÉMU VE VÝROBNÍM PROCESU THE ECONOMIC EVALUATION OF MES IMPLEMENTATION IN A PRODUCTION PROCESS
BAKALÁěSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS
AUTOR PRÁCE
Mgr. Zuzana KosaĜová
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR
BRNO 2016
Ing. et Ing. Pavel JuĜica, Ph.D.
Abstrakt BakaláĜská práce se zamČĜuje na oblast výrobních procesĤ spoleþnosti Welzel, pĤsobící v automobilovém prĤmyslu. Na základČ analýzy pĜestavbových þasĤ výrobní linky je provedeno ekonomické zhodnocení implementace MES systému ve výrobním procesu nápravových pružin. Práce obsahuje návrh zavedení MES a jeho konkrétní pĜínosy v oblasti pĜestavbových þasĤ.
Abstract The bachelor thesis is focused on the area of production process in company Welzel, operating in the automotive industry. Based on the analysis of setup times of production line is made an economic evaluation of MES implementation in the production process of suspension coil springs. The thesis contains a proposal of MES implementation, its concrete benefits in the area of setup times.
Klíþová slova Ekonomické vyhodnocení, informaþní systém, MES (Manufacturing Execution System), pĜestavba linky, výrobní spoleþnost, výrobní proces
Keywords Economic evaluation, information system, MES (Manufacturing Execution System), setup of line, production plant, production process
Bibliografická citace KOSAěOVÁ, Z. Ekonomické vyhodnocení implementace MES systému ve výrobním
procesu. Brno: Vysoké uþení technické v BrnČ, Fakulta podnikatelská, 2016. 71 s. Vedoucí diplomové práce Ing. et Ing. Pavel JuĜica, Ph.D.
ýestné prohlášení Prohlašuji, že pĜedložená bakaláĜská práce je pĤvodní a zpracovala jsem ji samostatnČ. Prohlašuji, že citace použitých pramenĤ je úplná, že jsem ve své práci neporušila autorská práva (ve smyslu zákona þ. 121/2000 Sb. o právu autorském a o právech souvisejících s právem autorským).
V BrnČ dne 16. kvČtna 2016
___________________
PodČkování Dovoluji si tímto podČkovat Ing. et Ing. Pavlu JuĜicovi, Ph.D., vedoucímu bakaláĜské práce, za odbornou pomoc a vedení bakaláĜské práce.
OBSAH ÚVOD .........................................................................................................................10 1. CÍL PRÁCE, POUŽITÉ METODY A POSTUP ZPRACOVÁNÍ ............................11 2. TEORETICKÁ VÝCHODISKA PRÁCE ................................................................12 2.1 Výroba...............................................................................................................12 2.1.1 Výrobní proces a program ...........................................................................13 2.1.2 PracovištČ ...................................................................................................14 2.1.3 Materiálový tok ...........................................................................................15 2.1.4 Štíhlá výroba ...............................................................................................16 2.1.5 TotálnČ produktivní údržba .........................................................................17 2.2. Produktivita ......................................................................................................19 2.2.1 Výrobní takt a rytmus .................................................................................20 2.2.2 Využití pracovníkĤ......................................................................................22 2.3 MES systémy.....................................................................................................23 2.3.1 Informaþní systémy .....................................................................................23 2.3.2 MES systémy ..............................................................................................24 2.3.3 DĤvody zavedení MES ...............................................................................25
3. ANALÝZA PROBLÉMU A IMPLEMENTACE MES SYSTÉMU ....................29 3.1. Profil spoleþnosti .............................................................................................30 3.2 DceĜiné spoleþnosti v ýeské republice ...............................................................31 3.3 Výrobní program ...............................................................................................32 3.4 Výrobní proces ..................................................................................................33 3.5 Analýza souþasného stavu výroby ......................................................................35 3.5.1 UspoĜádání pracovišĢ ..................................................................................35 3.5.2 Pracovníci ...................................................................................................38
3.6 Analýza shromažćování a vyhodnocení dat ve výrobČ .......................................38 3.7 Industrie Informatik GmbH................................................................................43 3.8 Analýza pĜestaveb..............................................................................................43
4. VLASTNÍ NÁVRHY ěEŠENÍ..............................................................................47 4.1 Postup zpracování projektu implementace MES .................................................47 4.1.1 Koncept Ĝešení projektu ..............................................................................47 4.1.2 ýasový harmonogram projektu....................................................................49 4.1.3 Náklady pĜi implementaci MES ..................................................................50 4.2 Zkrácení pĜestavbových þasĤ .............................................................................54
5. ZHODNOCENÍ PěÍNOSU ...................................................................................57 5.1 Ekonomické vyhodnocení implementace MES ..................................................57 5.1.1 ýasová a finanþní úspora na pĜestavbách .....................................................57 5.1.2 Návratnost nákladĤ .....................................................................................60 5.2 Mimoekonomické vyhodnocení implementace MES ..........................................61
ZÁVċR ......................................................................................................................63 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJģ ..........................................................................65 SEZNAM ZKRATEK ...............................................................................................68 SEZNAM OBRÁZKģ ...............................................................................................70 SEZNAM TABULEK ...............................................................................................71 SEZNAM GRAFģ .....................................................................................................71 SEZNAM PěÍLOH ...................................................................................................71
ÚVOD V souþasné dobČ jsou spoleþnosti neustále vystavovány tlaku na snižování výrobních nákladĤ a zvyšování efektivity samotné výroby. V této souvislosti se jednotlivé spoleþnosti stále více spoléhají pĜi svém rozhodování na data, a snaží se proto využít pĜesné a snadno použitelné systémy pro sbČr dat. Proces plánování a Ĝízení výroby se neustále rozvíjí v závislosti na rozšiĜující se prĤmyslové výrobČ, což má za následek neustálý rozvoj systémĤ urþených pro automatizované zpracování dat. Výhody jsou zcela evidentní napĜ. v oblasti redukce materiálových zásob, ovšem je pĜihlíženo i k plánování veškerých výrobních zdrojĤ. Moderním pojetím zvyšování efektivity výrobního procesu je implementace MES systému (Manufacturing Execution System). Jedná se o systém, jenž zabezpeþuje sbČr a zpracování výrobních dat, þímž umožĖuje efektivnČ vyhodnotit stav výroby a získat kvalitní poklady pro plánování. Jeho výhodou je také to, že spolupracuje s ERP systémy (Enterprise Resource Planning – systém urþený pro Ĝízení interních procesĤ spoleþnosti) a pomáhá dosáhnout co nejvyššího objemu produkce pĜi minimálních nákladech. RĤzné typy plýtvání ve výrobních spoleþnostech pomáhá odhalovat právČ MES systém, pĜiþemž v této práci se zamČĜujeme na zjištČní možnosti úspory v rámci redukce þasu pĜestaveb výrobních linek. Na základČ toho, jak se zkrátily þasy u pĜestavby výrobní linky, bude implementace MES systému vyhodnocena po ekonomické stránce, nicménČ nezanedbatelné nejsou ani mimoekonomické pĜínosy. Aplikace výsledkĤ této práce umožní spoleþnosti zvýšení konkurenceschopnosti na trhu, úsporu pĜestavbových þasĤ výrobních linek, což umožní výrobu vČtšího objemu produktu, a následnČ tedy zvýší zisk spoleþnosti. Lze pĜedpokládat, že systémy MES budou postupnČ zavádČny v mnoha výrobních spoleþnostech a þím dĜíve bude tento systém ve spoleþnosti zaveden, tím více roste pravdČpodobnost udržení kroku s konkurencí.
10
1. CÍL PRÁCE, POUŽITÉ METODY A POSTUP ZPRACOVÁNÍ Cílem práce je analýza implementace MES systému a její ekonomický i mimoekonomický vliv v konkrétnČ zvolené výrobní spoleþnosti. Budeme se snažit najít možnosti úspory na základČ vyhodnocení pĜestavbových þasĤ. Zpracování bakaláĜské práce vychází z odborné literatury, podkladĤ a prezentací spoleþnosti. V rámci splnČní hlavního cíle je nutné zvolit následující postup. První þást se vČnuje analýze souþasné situace, kde se zabýváme historií spoleþnosti Welzel a dále výrobním procesem. Následuje analýza implementace MES, kde nejprve analyzujeme souþasnou situaci výroby, tzn. uspoĜádání pracovišĢ, materiálový tok a pracovníky. Dále se jedná o analýzu shromažćování a vyhodnocení dat ve výrobČ, což je nutné znát k celkovému vyhodnocení stavu pĜed implementací systému. Následující þást se vČnuje postupu zpracování projektu implementace do výroby, tedy kroky, které je nutné pĜed samotným zavedením systému provést. Bude zde stanoven i pĜesný
þasový harmonogram, obsahující jednotlivé kroky. K ekonomickému vyhodnocení dospČjeme metodou komparace, což je metoda srovnávací. Ta bude použita pĜi analýze pĜestavbových þasĤ výrobní linky, kde budou analyzovány jednotlivé etapy pĜestavby, pĜiþemž budeme definovat kroky s potenciálem
þasové úspory. NáslednČ bude porovnáno, o kolik více výrobkĤ jsme byli schopni vyrobit a za jak dlouhou dobu se nám tato investice do poĜízení MES systému vrátí. Veškerá data poskytla výroba spoleþnosti a oddČlení REFA, což je oddČlení spoleþnosti, jež se zabývá tvorbou normativĤ pro stanovení výkonnostních norem, provádí analýzu procesĤ za úþelem racionalizace a optimalizace, sleduje produktivitu zaĜízení a výrobního personálu.
11
2. TEORETICKÁ VÝCHODISKA PRÁCE Teoretická þást pĜedstavuje základ pro þást analytickou a návrhovou, dĤležité je zde proto definovat základní pojmy. Nejprve se zabýváme definicí výroby, jejím plánováním, výrobním procesem a programem a v této souvislosti i typy výroby. Pozornost je dále více vČnována štíhlé výrobČ, jakožto komplexnímu systému, jenž má za cíl efektivnČ Ĝídit optimalizaci výrobních procesĤ. Dále se zabýváme TPM (totálnČ produktivní údržba), jež souvisí s koncepcí štíhlé výroby. Následující podkapitola pojednává o produktivitČ, konkrétnČ pak výrobním taktu, rytmu a využití pracovníkĤ. Nakonec se podíváme na informaþními systémy obecnČ, následnČ pĜímo na charakteristiku MES systému a dĤvody pro jeho zavedení.
2.1 Výroba Výrobu lze definovat jako „transformaci výrobních faktorĤ do ekonomických statkĤ a služeb, které pak procházejí spotĜebou“. (KeĜkovský, Valsa, 2012, s. 2) PĜedstavuje tedy þinnost, jež spoleþnost provádí za úþelem poskytnutí výrobku/služby, na jehož základČ získá od zákazníkĤ peníze. Výstupem je tedy buć výrobek jako v našem pĜípadČ, popĜ. služba. (KeĜkovský, Valsa, 2012) Z ekonomického hlediska by výroba mČla dosáhnout stavu, kdy budou veškeré výrobní zdroje efektivnČ využívány. Efektivnost znamená, že vylouþíme plýtvání omezenými zdroji a využijeme je ve výrobČ „takovým zpĤsobem, který je nejbližší cíli podnikání, za nČjž je vČtšinou považována tvorba zisku“. (KeĜkovský, Valsa, 2012, s. 3) Co se týká plánování výroby, mluvíme o operativním, taktickém a strategickém plánování. Operativní plánování znamená, že vytvoĜíme harmonogram výroby v závislosti na vytížení jednotlivých pracovišĢ, jedná se o podrobné rozdČlení do krátkých þasových úsekĤ. Strategické plánování analyzuje souþasný stav, stanoví prognózu vývoje, cíle a snaží se snížit rizika, vést spoleþnost k dlouhodobé prosperitČ v delším þasovém horizontu (uvažujeme zde vždy v Ĝádech až desítek let). Taktické plánování spoþívá v roþních plánech organizaþních jednotek – napĜ. plán výroby, finanþní rozpoþty atd. (KeĜkovský, Valsa, 2012)
12
ěízení výroby se snaží dosáhnout „optimálního fungování výrobních systémĤ s ohledem na vytyþené cíle“. (KeĜkovský, Valsa, 2012, s. 4) Výrobní systém pĜedstavuje þinitele v procesu výroby – provozní prostory, technická zaĜízení polotovary, energie, pracovníky, rozpracované a hotové výrobky apod.
2.1.1 Výrobní proces a program Výrobní proces pĜedstavuje pĜemČnu výrobních faktorĤ na zboží þi služby. Dle míry plynulosti výrobního procesu se výroba mĤže dČlit na plynulou a pĜerušovanou. Plynulá (nepĜetržitá) výroba probíhá z technologických þi jiných dĤvodĤ v podstatnČ neustále (napĜ. výroba elektrické energie). Výjimku tvoĜí pĜerušení v podobČ oprav výrobního zaĜízení. Naopak u pĜerušované výroby lze výrobu po jistých þástech výrobního procesu pĜerušit a pokraþovat po nČjaké dobČ. Výrobní proces je realizován na rĤzných pracovištích, je tedy rĤznČ pĜerušován a pokraþuje pak na dalším pracovišti. Tento typ výroby je typický napĜ. právČ pro strojírenství. Dle množství a poþtu výrobkĤ þleníme výrobu na kusovou, sériovou a hromadnou, pĜi-
þemž rozdíl spoþívá pĜedevším ve velikosti zpracovaných množství výrobkĤ. V našem pĜípadČ budeme mluvit o výrobČ sériové, kdy se výrobky vyrábČjí v urþitých dávkách. Po zhotovení série jistého výrobku pĜejdeme k výrobČ dalšího. Jelikož se ve spoleþnosti série daných výrobkĤ neopakují pravidelnČ a nejsou stejnČ velké, hovoĜíme o nerytmické sériové výrobČ. Výrobní program je souhrn již konkrétních výrobkĤ, jež spoleþnost vyrábí. Urþení výrobního programu pĜichází ze strategické úrovnČ, nikoliv z úrovnČ Ĝízení výroby. To je poté odpovČdné za to, že je daný výrobní program naplĖován. (Machátová, 2008)
13
Obrázek þ. 1: Schéma pracovního procesu (Zdroj: Machátová, 2008, s. 25)
2.1.2 PracovištČ Základním prvkem výrobního procesu je pracovištČ, což je prostor, jenž je vymezený, uspoĜádaný a probíhá na nČm jedna operace, popĜ. nČkolik operací, které na sebe navazují. Hlavními faktory, které urþují výsledek rozhodnutí o uspoĜádání výroby, jsou objem a typ výroby. UspoĜádání mĤžeme rozdČlit na technologické a pĜedmČtné, pĜi-
þemž v praxi se tyto dva zpĤsoby kombinují. ZaĜízení, jež jsou technologicky pĜíbuzná, bývají seskupena do jedné jednotky. Jednotlivé výrobky prochází danými pracovišti svou cestou. Tyto cesty se mohou rĤznČ kĜížit, doba výroby je pak dlouhá, což má za následek i velkou rozpracovanost a malou sladČnost. Výrobní tok tedy prochází „oddČlenými specializovanými pracovišti, v nichž jsou realizovány podobné druhy þinností“. (Kavan, 2002, s. 187)
Obrázek þ. 2: Technologické uspoĜádání pracovištČ (Zdroj: KeĜkovský, Valsa, 2012, s. 19)
14
Naopak u pĜedmČtného uspoĜádání pracovištČ jsou tato pracovištČ uspoĜádána tak, aby navazovala po technologické stránce, výrobky procházejí jedním smČrem a nejkratší možnou cestou. V rámci pĜedmČtného uspoĜádání mluvíme i o hnízdovém, které se používá u výroby vČtšího poþtu typĤ a nižšího výrobního množství výrobkĤ, které jsou si technicky podobné.
Obrázek þ. 3: PĜedmČtné uspoĜádání pracovištČ (Zdroj: KeĜkovský, Valsa, 2012, s. 20)
PĜedmČtné uspoĜádání je založeno na „maximální standardizaci výrobkĤ a hlavnČ standardizaci pracovních operací. Cílem pĜedmČtného uspoĜádání je dosažení hladkého, rychlého a mohutného toku výrobkĤ“. (Kavan, 2002, s. 187)
2.1.3 Materiálový tok ěízení materiálového toku spadá do operativní úrovnČ, nicménČ dĤsledky ovlivĖují nejvyšší, strategickou úroveĖ. ěízení materiálového toku ovlivĖuje velikost a obrátku zásob, náklady výroby, zisk, spokojenost zákazníkĤ, dodací termíny a konkurenþní schopnost. Nástroji k Ĝízení jsou napĜ. synchronizace strojĤ, plynulost toku materiálu a mezioperaþní zásoby. (Poþta, 2012) ZámČrem produkþního toku je „minimalizace objemu materiálu, který se pohybuje uvnitĜ komplexního procesu“. (Chromiaková, Rajnoha, 2011, s. 54) ZároveĖ je však zámČrem produkþního toku maximalizovat tok informací, jež jsou nezbytné k realizaci produkþního procesu. (Chromiaková, Rajnoha, 2011)
15
Materiálové toky jsou tvoĜeny vazbami mezi jednotlivými pracovišti, pĜiþemž tyto vazby ukazují, jaké množství materiálu se za danou þasovou jednotku mezi pracovišti pĜesouvá.
2.1.4 Štíhlá výroba Jedná se o komplexní systém, jenž je orientován pĜedevším na zmČnu myšlení v oblasti
Ĝízení a organizace výrobních konceptĤ, jež jsou realizovány na podnČt manažerĤ s podporou technologického vybavení. Cílem je dosáhnout efektivnČ Ĝízeného postupu optimalizace výrobních procesĤ a s tím souvisejících operací. Tento koncept pĜedstavuje i návod na to, jak správnČ plánovat, organizovat a Ĝídit procesy spoleþnosti. (Chromikaková, Rajnoha, 2011) Koncept štíhlé výroby (lean production, lean manufacturing) pochází ze spoleþnosti Toyota, kde vznikl v 50. – 60. letech minulého století coby alternativa k hromadné výrobČ. Tato metodika byla nazvána jako Toyota Production System (TPS) a k jejímu vzniku patĜí jména Taiiþi Óno a Šigeo Šingó. Jedná se o pĜístup k výrobČ, kdy se výrobce snaží maximálnČ uspokojit zákazníkovi požadavky tak, že bude vyrábČt jen to, co zákazník vyžaduje. Jedná se v podstatČ o zmČnu rovnice zisku na cena – náklady
= zisk. Zákazník tedy neplatí chyby a náklady spoleþnosti jako v rovnici pĤvodní (náklady + zisk = cena). V lean managementu se veškeré aktivity posuzují dle toho, zda dokáží vytvoĜit hodnotu, jež je zákazník ochoten zaplatit. „Aktivity, které nejsou schopny vytvoĜit hodnotu pro zákazníka, ale pĜesto se uskuteþĖují, ukazují na (skryté) plýtvání“. (KeĜkovský, Valsa, 2012, s. 89) Ztrátu mohou pĜedstavovat následující þinnosti: -
Nadprodukce.
-
ýekání (dlouhé þekací þasy ve výrobČ).
-
Nadbyteþné zásoby.
-
Zbyteþné pohyby.
-
Zbyteþná pĜeprava materiálu napĜ. mezi jednotlivými procesy.
-
Korekce chyb výroby.
16
Koncept štíhlé výroby spoþívá tedy ve výrobČ, jež pružnČ reaguje na požadavky zákazníka a poptávku, která je Ĝízena decentralizovanČ, pomocí flexibilních pracovních týmĤ, pĜi malé hloubce výroby (nízkém poþtu na sebe navazujících výrobních stupĖĤ). (KeĜkovský, Valsa, 2012) Do konceptu štíhlé výroby spadá i systém MES, který napomáhá naplĖovat koncept štíhlé výroby. Plýtvání pĜedstavují napĜ. dlouhé pĜestavbové þasy, které se pomocí systému MES pokusíme odstranit.
2.1.5 TotálnČ produktivní údržba V rámci kapitoly o výrobČ zmíníme rovnČž metodu TPM (Total Productive Maintenance), což je totálnČ produktivní údržba, jež rovnČž souvisí s koncepcí štíhlého výroby. KoĜeny tohoto pĜístupu bývají spojovány s filozofií preventivní údržby, pocházející z USA, jež byla uplatnČna v Japonsku v 50. letech minulého století. Aplikována pak byla o dvacet let pozdČji. ByĢ velká þást spoleþností využívajících tento pĜístup patĜí do oblasti automobilového prĤmyslu, je tato filozofie aplikovatelná všude, kde je „prĤmyslová výroba založena na lidských operátorech“. (Vytlaþi, Mašín, StanČk, 1997, s. 115) Jedná se o souhrn multifunkþních postupĤ, které mají za cíl eliminovat vady vlivem technického stavu výrobních prostĜedkĤ, neplánované odstávky (prostoje) a ztráty zpĤsobené nedostateþnou rychlostí výrobního zaĜízení. Jedná se o soustavnou péþi o zaĜízení s cílem zvyšování jejich efektivnosti a spolehlivosti. (Vytlaþil, Mašín, StanČk, 1997) Aby bylo možné „stroje maximálnČ a hospodárnČ využívat, je zapotĜebí znát optimální podmínky pro chod každé souþástky stroje, stejnČ jako hodnoty, které reprezentují optimální výkon stroje“. (Vytlaþil, Mašín, StanČk, 1997, s. 113) Jakmile jsou tyto podmínky provozu strojĤ jednou známy, je tĜeba tyto podmínky a také výkony zajistit a dále udržovat. ýasto bohužel zjišĢujeme, že stroje nejsou v optimální kondici, neboĢ jsou zanedbávány. PĜíþinou jsou samozĜejmČ pracovníci dané spoleþnosti. (Vytlaþil, Mašín, StanČk, 1997) TPM se orientuje na to, aby byli zapojeni všichni pracovníci ve výrobČ do tČch aktivit, jež minimalizují prostoje þi zmetky. Zmenšuje se zde tedy rozdíl mezi pracovníky, kteĜí
17
na urþitém stroji pracují a tČmi, kteĜí jej opravují. Je tĜeba vycházet z faktu, že pracovník obsluhující stroj je schopen zachytit odchylky v jeho práci. Ztráty ve výrobČ vznikají jednak z technických pĜíþin, jednat v dĤsledku lidského selhání. Údržba se snaží snížit, popĜ. zcela odstranit ztráty, které je nejprve tĜeba analyzovat. Ztráty lez rozdČlit do šesti skupin:
-
Prostoje, jež souvisejí s poruchami strojĤ.
-
VýmČna nástrojĤ, nastavování parametrĤ.
-
Ztráty zpĤsobené pĜestávkami, kdy stroje vyžadují zásahy obsluhy do jejich chodu.
-
Ztráty rychlosti prĤbČhu výrobních procesĤ (zaĜízení vyrábí pĜi nižší rychlosti, než kterou jsme plánovali).
-
Nedostatky ohlednČ kvality. Náklady a práci, jež jsme vložili do výroby vadného výrobku, musíme vložit opakovanČ.
-
Snížení výkonu pĜi fázi nábČhu výrobních procesĤ. (Vytlaþil, 1997)
Ztráty lze rozdČlit i dle jejich formy výskytu, a to na sporadické a chronické. Sporadické se vyskytují nenadále a vČtšinou je snadné najít jejich pĜíþinu. Chronické ztráty jsou vČtšinou pĜíþinou sporadických ztrát. Tyto ztráty mají zpravidla nČkolik pĜehlížených a podceĖovaných pĜíþin. (Vytlaþil, 1997) TPM se týká nejen údržby, ale všech pracovníkĤ ve spoleþnosti. V podnicích bez TPM jsou problémy ve výrobČ Ĝešeny až v momentČ výskytu defektu. Operátor ve výrobČ nepĜedpokládá jako souþást své práce Ĝešení potenciálních výpadkĤ stroje. Naopak v podnicích, kde TPM funguje, se jedná o systém þlovČka a stroje, tzn. zaþlenit lidskou práci do fungování stroje. Budeme dosahovat maximálního výkonu u stroje a vþas Ĝešit vzniklé poruchy. TPM používá nČkolik základních þinností za úþelem eliminace pĜerušení práce daného stroje:
-
Použití optimálních podmínek (þištČní, mazání atd.).
-
Dodržení provozních podmínek, jež jsou pĜedepsány.
-
Vþasná diagnostika a obnova chybných prvkĤ.
-
OdstranČní konstrukþních nedostatkĤ.
18
-
Zlepšování schopností pracovníkĤ co se týká obsluhy, údržby þi diagnostiky.
Obrázek þ. 4: Základní prvky TPM (Zdroj: Košturiak, Frolík, 2006, s. 94)
PĜi provádČní této prevence musí být zapojeni spolupracovníci v provozech. Jedná se o osoby, které jsou strojĤm nejblíže a znají jejich problémy. V rámci filozofie TPM lze konstatovat, že „ztráty lze odstraĖovat a produktivitu zvyšovat prostĜednictvím malých aktivit v údržbČ zaĜízení, kterými se na pracovníky/operátory pĜenáší odpovČdnost za rutinní údržbu“. (Vytlaþil, 1997, s. 113) Výrobní týmy je tĜeba podporovat z úrovnČ managementu prostĜednictvím jednotlivých týmĤ TPM, v nichž pĤsobí pracovníci ze všech úrovní spoleþnosti.
2.2. Produktivita Produktivita pĜedstavuje „míru efektivnosti, se kterou spoleþnost využívá své zdroje pĜi výrobČ výrobkĤ a služeb“. (Kavan, 2002, s. 147) Lze tedy Ĝíci, že produktivita zobrazuje celkovou efektivnost výroby, pĜiþemž mĤžeme mČĜit dva typy produktivity. Jednak produktivitu práce, což je množství výstupu, který
19
byl vyprodukován za urþité množství vstupĤ. Jednak vícefaktorovou produktivitu, což je pomČr výstupu k urþitému použitému zdroji. (Kavan, 2002) Produktivita je zásadní ukazatel, neboĢ zachycuje míru konkurenceschopnosti spoleþnosti. K faktorĤm, jež produktivitu ovlivĖují, Ĝadíme kapitál, kvalitu práce, technologie výroby þi zpĤsob Ĝízení a lze ji vypoþítat podle následujícího vzorce:
P=
výstup × 100[%] vstup
Jelikož je žádoucí, aby se produktivita výroby neustále zvyšovala, je tĜeba realizovat nČkteré kroky, napĜ. mČĜit výrobní parametry þi analyzovat výrobní proces a odhalit úzká místa.
2.2.1 Výrobní takt a rytmus DĤležitými pojmy ve výrobČ jsou výrobní takt a rytmus. Jedná se o „normativy prĤbČhu výroby, tzn. standardy, které slouží vČcnému i þasovému uspoĜádání výrobního procesu a Ĝízení materiálových tokĤ uvnitĜ výrobního procesu“. (Jurová, 2013, s. 169) Výrobní takt lze definovat jako „interval mezi odvedením dvou po sobČ následujících souþástí (výrobkĤ)“. (Tomek, Vávrová, 2014, s. 156) Výrobní takt spoþítáme jako podíl využitelného þasového fondu zaĜízení – Ftv (napĜ. normohodina) a poþet výrobkĤ, jež budou za urþitý þasový interval vyrobeny (Q).
Výroba se mĤže snažit zkracovat takt zpĤsoby, jako jsou technologická (napĜ. zmČna technologie) þi organizaþní opatĜení (jiné uspoĜádání operací). Výrobní takt mĤže být ovšem narušen rĤznými nedostatky (technologické þi organizaþní), proto se stanoví i ukazatel rytmu práce (výrobní rytmus zaĜízení linky).
20
Ukazatel nazývaný pracovní rytmus znamená rozdČlení práce na urþité dílþí celky
þi etapy, které mají vymezit délky trvání. Navíc od taktu zahrnuje i ztráty, jež byly zapĜíþinČny výrobními nedostatky. Výpoþet bude vypadat následovnČ:
tzt – ztráty zpĤsobené technologickými nedostatky (þas. jednotky jako Ftv) tzo – ztráty zpĤsobené nedostatky organizace (þas. jednotky jako Ftv) z – procento zmetkovitosti Na základČ rytmu práce je možné na daném zaĜízení ukázat i stupeĖ synchronizace:
tki – kusový þas na i-té operaci výrobního zaĜízení Synchronizace na výrobní lince znamená sladČnost. ýím více se trvání daných operací blíží k výpoþtu výrobního taktu (rytmu), tím je synchronizace lepší. Ideální hodnota tohoto koeficientu þiní 1 – þím více se hodnota blíží 1, tím je synchronizace vyšší. V této souvislosti není od vČci definovat výrobní dávku, což je „množství výrobkĤ, které jsou souþasnČ do výroby zadávány nebo z výroby odvádČny, jsou opracovávány v tČsném þasovém sledu nebo souþasnČ, a to na urþeném pracovišti a s jednorázovým konstantním vynaložením nákladĤ na pĜípravu a zakonþení pĜíslušného procesu“. (Tomek, Vávrová, 2007, s. 132) Výrobní dávka je tedy „jednotkou evidence v rámci operativní evidence výroby“. (Tomek, Vávrová, 2007, s. 132) Zavedení urþitého zpĤsobu operativní evidence výroby pak ovlivĖují zejména podmínky výrobního procesu, napĜ. zpĤsob a charakter výroby, prĤbČžná doba výroby, složitost výrobního procesu þi poþet pracovníkĤ, jež se úþastní daného výrobního procesu. Je tĜeba však rozlišit pojem výrobní dávka a série, jež pĜedstavuje Ĝadu výrobkĤ urþitého provedení a tato je tvoĜena právČ výrobními dávkami.
21
2.2.2 Využití pracovníkĤ Plán práce tvoĜí souþást plánu výroby, který se tvoĜí na rok dopĜedu a definuje potĜebný poþet pracovníkĤ k zajištČní tohoto plánu. V této souvislosti je tĜeba znát následující:
-
Výrobní úkol.
-
Výkonové normy (norma þasu, množství, obsluhy).
-
Plánovaný poþet pracovních míst (pomocní, obsluhující, ostatní pracovníci).
-
Fond pracovní doby dČlníka (poþet pracovních dní bČhem roku).
Z hlediska spotĜeby þasu pracovníka mluvíme také o þasu práce, þasu obecnČ nutných pĜestávek a þasu podmíneþnČ nutných pĜestávek. Pracovní zatížení u jednoho pracovníka mĤže kolísat od 80 – 120 %. Když pĜiĜazujeme operace daným pracovníkĤm, je tĜeba vždy brát v potaz jejich kvalifikaci a výkonnost. V pĜípadČ, že se zjistí vysoké pracovní zatížení, je tĜeba zvýšit poþet pracovníkĤ þi pĜidat stroj.
Obrázek þ. 5: Schéma automatického procesu (Zdroj: Machátová, 2008, s. 23)
V této souvislosti mĤžeme zmínit normy spotĜeby práce, jež „vyjadĜují optimální spotĜebu živé práce na urþitý pracovní výkon na urþitém pracovišti za urþitých podmínek“. (Jurová, 2011, s. 163) Pracovní norma je složena z pracovního postupu, norem kvalifikace a normy spotĜeby práce, jež je vyjádĜena jako výkonová norma þi norma obsluhy. Normování práce slouží napĜ. k operativnímu plánování výroby þi odmČĖování pracovníkĤ. (Jurová, 2011) Uvećme si nČkteré druhy norem spotĜeby práce:
-
Normy pracnosti – doba nutná ke zhotovení výrobku.
22
-
Normy výkonové – týkají se provedení pracovní operace a mohou být vyjádĜeny jako normy þasu a normy množství.
(Jurová, 2011)
2.3 MES systémy Následující kapitola se zabývá informaþními systémy obecnČ, následnČ pĜímo systémem MES a dĤvody pro jeho implementaci. Popíšeme zde, co pĜesnČ MES znamená, na jaké bázi funguje a jeho výhody.
2.3.1 Informaþní systémy Proces plánování a Ĝízení výroby se neustále rozvíjí v závislosti na rozšiĜující se prĤmyslové výrobČ. Následkem je neustálý rozvoj systémĤ urþených pro automatizované zpracování dat, pĜiþemž výhody jsou zcela evidentní napĜ. v oblasti redukce materiálových zásob, je však pĜihlíženo i k plánování veškerých výrobních zdrojĤ. ProstĜedky informaþních a komunikaþních technologií se neustále vyvíjí v závislosti na zavádČní nových technologií þi inovování výrobkĤ. Informaþní systém spoleþnosti má za cíl podpoĜit zvýšení výkonnosti dané spoleþnosti. Zásadní þást informaþního systému tvoĜí „hardwarová a softwarová infrastruktura, která podmiĖuje efektivní automatizované zpracování dat do interpretovatelné a srozumitelné podoby“. (Šteker, 201, s. 7) Informaþní systémy lze rozdČlit dle jejich uplatnČní následujícím zpĤsobem:
-
ERP (Enterprise Resource Planning) – systém urþený pro Ĝízení interních procesĤ spoleþnosti.
-
CRM (Customer Relationship Management) – systém, jenž obsluhuje procesy, které jsou smČĜované k zákazníkĤm.
-
SCM (Supply Chain Management) – systém, který Ĝídí dodavatelský ĜetČzec.
-
MIS (Management Information System) – tento systém sbírá data ze systémĤ ERP, CRM, SCM a rovnČž z externích zdrojĤ a na jejich základČ mĤže poskytnout
informace
pro
rozhodovací
(Štekter, 2011)
23
proces
managementu
spoleþnosti.
Všechny tyto systémy spadají do kategorie oznaþované BI (Business Intelligence) a slouží pro finanþní, obchodní a jiné analýzy, popĜ. pro podporu pĜípravy plánĤ spoleþnosti. (Štekter, 2011) Jelikož systém MES pĜedstavuje jakousi spojnici mezi ERP systémem a strojem,
Ĝekneme si nyní krátce nČco bližšího i k ERP systémĤm. Jádro informaþních procesĤ pĜedstavují aplikace pro Ĝízení interních procesĤ spoleþnosti. Zde Ĝadíme výrobu, logistiku, ekonomiku a rovnČž personalistiku. Tyto aplikace mají hlavní cíl sjednotit jednotlivé funkce spoleþnosti na úrovni celé spoleþnosti. ERP systém by mČl automatizovat a integrovat dané procesy. RovnČž má být jakýmsi nositelem standardizace, jež pozitivnČ ovlivĖuje zpracování agendy a mČl by také poskytovat ucelený pohled na fungování spoleþnosti a dokázat zpracovávat informace v reálném þase, jež jsou rozhodující pro manažerské rozhodování. (Šteker, 2011)
2.3.2 MES systémy MES je anglická zkratka pro Manufacturing Execution System (výrobní informaþní systém), pĜiþemž se jedná o systém zabezpeþující shromažćování a zpracování výrobních dat, což nám umožĖuje správnČ vyhodnotit stav výroby a získat podklady pro další plánování. Co se týká historie MES systému, na zaþátku 80. let 20. století se zaþínaly tvoĜit poþáteþní koncepce definice MES systému. Tyto definice vycházely z vĤbec prvních systémĤ pro sbČr výrobních dat. V prĤbČhu 90. let došlo k rozšíĜení funkcionalit, což vedlo následnČ organizaci MESA (Manufacturing Enterprise Solutions Assosiation) k vytvoĜení prvního MES modelu. Poté vydaný standard ANSI/IA-95 Ĝadí MES systémy do úrovnČ mezi ERP a procesním Ĝízením. Tento standard pak definuje aktivity do þtyĜ oblastí, þímž je výroba, kvalita, logistika a údržba. Mezi základní funkce MES patĜí dle MESA sbČr dat, dispeþerské Ĝízení výrobních jednotek, správa dokumentace, sledování toku materiálu, analýza výkonnosti, sledování pracovníkĤ, Ĝízení údržby, ovládání procesu, Ĝízení kvality procesu, krátkodobé plánování a pĜidČlování zdrojĤ a kapacit.
24
2.3.3 DĤvody zavedení MES V zásadČ se tedy jedná o spojnici mezi ERP a technologickým procesem, popĜ. lze Ĝíci, že patĜí k výrobČ coby nadstavba systému MCS (Manufacturing Control Systems). Poskytuje spoleþnosti mnoho dĤležitých funkcí, jež pomáhají optimalizovat rĤzné její
þinnosti, Ĝídit výrobní procesy a na rozdíl od ERP systémĤ poskytují informace, které jsou zamČĜeny na strategické a dlouhodobé úþely. Dokáže poskytnout informace z výrobní technologie o pĜesném prĤbČhu daného výrobního procesu a na tomto základČ vytvoĜit systém sledování výroby. Toto je využíváno pĜedevším v automobilovém prĤmyslu, kde je zaveden systém jakosti, kontrolován státními pĜedpisy. Systém sledování umožĖuje výrobČ podporu zajištČní jakosti právČ i tím, že sleduje výrobní historii. Systém sledování výroby umožĖuje vytvoĜit záznam v elektronické podobČ, který je dlouhodobČ archivován a rovnČž umožĖuje odhalit problematická místa ve výrobČ a pĜípadnČ vþas zasáhnout pĜi poruše a zhotovení vadných výrobkĤ. NapĜ. si v systému MES mĤžeme nastavit kontrolu dlouhých pĜestavbových þasĤ a nacházet tak úsporu v tomto ohledu. Zásadním cílem pro budování a Ĝízení informaþního systému spoleþnosti je podpora rĤstu její výkonnosti a hodnoty. MES pĜedstavuje spojení mezi výše zmínČným systémem ERP a stroji a používá se v oblastech jako je kontrola výroby, sbČr a analýza dat, sledování þasu apod. MES tedy zpracuje informace, které pĜedá ERP (napĜ. SAP) a ten je poté zpracuje dále. Dostáváme pak rĤzné protokoly, na základČ kterých je možné jednotlivá data vyhodnotit a pĜi další výrobČ využít tak, abychom vyrobili v co nejkratší dobČ a pĜi minimálních nákladech co nejvČtší poþet výrobkĤ.
25
Obrázek þ. 6: Ukázka protokolĤ z MES (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Industrie Informatik GmbH)
Mezi hlavní výhody implementace MES patĜí:
-
Paralelní plánování strojĤ, personálu a nástrojĤ.
-
Transparentnost a konkurenceschopnost.
-
Efektivní využití daného zaĜízení.
-
Nastavení parametrĤ.
-
Okamžitá zpČtná vazba:
Jaké zakázky se budou v nejbližší dobČ zpracovávat. Jaké kapacity jsou k dispozici (stroje, personál, materiál). Jaké dodací termíny jsou realizovatelné. Které stroje právČ nevyrábí a proþ. Kde je potenciál pro optimalizaci. -
Rychlé informace a vþasné varování (oddČlení REFA zpracovává ca. jeden mČsíc, MES poskytne za ca. 14 sekund).
-
Eliminace chyb þlovČka.
-
Úspora nákladĤ prostĜednictvím optimalizace využití stroje.
-
Jednoduché pĜipojení strojĤ (výrobce, rok výroby þi typ nehrají žádnou roli).
-
Jednoduchá obsluha a nízké požadavky na zaškolení pracovníkĤ.
26
Schéma níže zobrazuje propojení systému MES a ERP:
Obrázek þ. 7: Princip fungování MES systému (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Industrie Informatik GmbH)
MES pracuje na bázi elektronického sbČru dat, kdy signály ze stroje budou pomocí prĤmyslových poþítaþĤ PLC (Programmable Logic Controller) posílány na server a následnČ pomocí monitorovacího systému pĜenášeny do serveru s databázemi þi aplikacemi. KromČ tČchto dat se pĜipojují rovnČž data získána z komunikace operátora na lince a dotykového panelu. V daných aplikacích lze poté sledovat sbíraná data stroje vþetnČ reakcí obsluhy. SamozĜejmČ sem mohou vstupovat také data ze systému ERP. V softwarové hierarchii pĜedstavuje MES jakousi spojnici mezi ERP (plánování produkce) a stroji (výrobou).
Obrázek þ. 8: Hierarchie MES (Zdroj: Vlastní zpracování)
27
Dílþí závČr: MES je systém zabezpeþující sbČr a zpracování dat z výroby, což pĜedevším umožní získat podklady pro následné plánování výroby. Má za úkol optimalizovat rĤzné þinnosti spoleþnosti a Ĝídit výrobní procesy. Hlavní výhodou zavedení MES systému je plánování strojĤ, personálu a nástrojĤ, také konkurenceschopnost, okamžitá zpČtná vazba, eliminace chyb þlovČka a zejména také úspora nákladĤ pomocí optimalizace využití strojního zaĜízení. MES zaplĖuje mezeru mezi stroji a ERP systémy, þímž umožĖuje pĜehled o aktuální situaci ve výrobČ, optimalizuje plánování a Ĝízení výroby a poskytuje tak i realistický pohled na budoucí Ĝízení výrobních procesĤ.
28
3. ANALÝZA PROBLÉMU A IMPLEMENTACE MES SYSTÉMU V následující kapitole se seznámíme s historií a vývojem spoleþnosti Welzel, která má dceĜiné spoleþnosti i v ýeské republice. Popíšeme zde výrobní program a výrobní proces spoleþnosti, na þemž bude zĜejmé, proþ by bylo vhodné MES systém do výroby implementovat. Spoleþnost, která se neustále vyvíjí, roste, inovuje své výrobky a snaží se zvyšovat svoji konkurenceschopnost na trhu, by se mČla rozvíjet v pravidelných þasových etapách, i co se týká informaþních systémĤ. MES systém je pak schopen ušetĜit také mzdové náklady þi náklady na neoþekávanou údržbu stroje, neboĢ dokáže stanovit interval pro tzv. prediktivní údržbu (pĜístup umožĖující pĜedpovídat, kdy dojde k selhání zaĜízení ve výrobČ, þemuž je pĜedcházeno právČ efektivní a vþasnou údržbou). Výhodou MES je také to, že eviduje, jak dlouho se vyrábČly jednotlivé výrobky a na základČ toho naplánuje další výrobu. Následující þást se zabývá analýzou implementace MES systému. Vzhledem k tomu, že ve výrobČ jsou již zavedeny prĤmyslové poþítaþe (PLC) a dotykové panely, požadavek na hardware je již z vČtší þásti splnČn. SbČr dat pomocí systému bude tedy provádČn ze stroje pĜes prĤmyslový poþítaþ na server a z nČj posléze pomocí zavedeného systému do serveru s databázemi. V aplikacích systému lze sledovat jednotlivá data i reakce obsluhy stroje a zároveĖ je zde možné pracovat i s daty z ERP systému. Jakmile bude MES systém zaveden, je tĜeba urþit, jaká data budou shromažćována a následnČ vyhodnocena. NapĜ. budeme sledovat prĤbČh dané zakázky výroby pružin. Pomocí ERP má obsluha stroje pĜehled o aktuálním výrobním plánu a na druhé stranČ má zároveĖ i plánování výroby k dispozici aktuální data o probíhají zakázce. Sledovat budeme moci i prostoje, což je napĜ. údržba, rĤzné technické poruchy, výmČna materiálu, seĜízení stroje atd. Operátor ve výrobČ, technologové, pracovníci údržby, mistĜi a vedoucí výroby se budou moci do systému pĜihlásit pomocí pĜihlašovacího jména a hesla. Daní pracovníci mohou v reálném þase sledovat prĤbČh zakázky, popĜ. vzniklé prostoje a jejich dĤvody.
29
3.1. Profil spoleþnosti Spoleþnost Welzel GmbH vznikla v roce 1923 jako spoleþnost pĤsobící v oblasti automobilového prĤmyslu v nČmeckém mČstČ Düsseldorf. Spoleþnost pĤvodnČ vyrábČla pouze nápravové pružiny, postupnČ se její sortiment rozšiĜoval a v souþasné dobČ má již poboþky po celém svČtČ – jedná se celkem o 28 výrobních a vývojových míst (napĜ. USA, ŠpanČlsko, Turecko, ýeská republika, Japonsko atd.). Welzel má nyní ca. 10 000 zamČstnancĤ, pĜiþemž v ProstČjovČ je jich v souþasné dobČ celkem 960.
Graf þ. 1: Podíl zamČstnancĤ Welzel ve svČtČ (Zdroj: Prezentace spoleþnosti Welzel)
Spoleþnost Welzel patĜí ke svČtovým dodavatelĤm dílĤ pro automobilový prĤmysl. Vyrábí komponenty pro oblast podvozku, karosérie, motoru a interiéru automobilu. Jedná se napĜ. o stabilizátory, hadicové spony, hlavové opČrky þi speciálnČ válcované díly. Hlavní konkurenþní výhodou spoleþnosti jsou technologické inovace jako je odlehþená konstrukce (snížení hmotnosti o 20 kg na jeden automobil) a snaha snižovat spotĜebu paliva, tzn. snížení emisí CO2 (3-6 g/1 km). Spoleþnost vlastní nČkolik certifikátĤ, jež poukazují na vysoké nároky kladené na výrobní procesy, jakost výrobku, zamČstnance a dodavatele (ISO 9001, ISO/TS 16949, ISO 14001, ISO 500001). Welzel v OstravČ vlastní certifikáty ISO/TS 16949 (specifiku-
30
je požadavky na systém managementu kvality výrobcĤ dílĤ pro automobilový prĤmysl) a dále ISO 14001 (environmentální management). Dané výrobní portfolio smČĜuje posléze na evropský, americký, ale i asijský trh, pĜi-
þemž mezi nejvČtší zákazníky Welzel patĜí BMW, VW, Audi þi Škoda.
3.2 DceĜiné spoleþnosti v ýeské republice První spoleþnost v ýeské republice byla postaven roku 1994 v Liberci, pĜiþemž nejprve zde byla pouze výroba nástrojĤ a rĤzných pĜípravkĤ. Samotná výroba se datuje do roku následujícího (1995) a jedná se o následující produkty: napínací systémy klínového Ĝemene, svaĜované a lisované díly pro podvozky, hadicové spony, opČrky hlav. Roku 2013 byla zahájena i výroba v oblasti karbonových vláken. Produktové spektrum zahrnuje konstrukþní díly jak pro exteriér, tak interiérové konstrukþní díly jako jsou napĜ. automobilová sedadla. V souþasné dobČ má spoleþnost v Liberci ca. 1000 zamČstnancĤ. DceĜiná spoleþnost Welzel s.r.o. v OstravČ, jež je pĜedmČtem této bakaláĜské práce, vznikla v roce 1998 a je zamČĜena na výrobu stabilizátorĤ a nápravových pružin. Nachází se zde i uþĖovské stĜedisko a spoleþnost má navázanou spolupráci s nČkolika vysokými a stĜedními školami.
31
3.3 Výrobní program Mezi hlavní produkty spoleþnosti Welzel patĜí vinuté pružiny pro pĜední i zadní nápravy automobilĤ. Pružiny jsou v OstravČ vyrábČny od roku 2001 a v následujícím grafu je možné vidČt, jak rostl objem výroby:
Graf þ. 2: Objem pružin v letech 2005 – 2015 (Zdroj: Data úþetního oddČlení, vlastní zpracování)
V roce 2015 bylo vyrobeno na þtyĜech výrobních linkách ca. 15 milionĤ kusĤ pružin. Ke konkurenþním výhodám patĜí napĜ. redukce váhy, optimalizace funkcí (napĜ. boþního zatížení pružiny), vylepšení balení, flexibilita designu díky tváĜení za studena, vylepšená odolnost. U moderních vozidel se pĜedpokládá, že budou splnČny požadavky na komfort, spotĜebu a bezpeþnost, vyrábí se tedy z rĤzných materiálĤ. Jsou to oceli, lehké kovy (hliník, hoĜ-
þík), ale i plasty þi kompozity. Velká rozmanitost materiálu umožĖuje zvolit pro každý automobil a dané využití vhodný druh. PĜi vývoji vozidla se musí vyhodnotit požadavky na pevnost, deformaþní vlastnosti pĜi nárazu, recyklovatelnost, hmotnost a nutné je brát v potaz i cenu. V tomto ohledu je ocel v nosné struktuĜe vozidla neodmyslitelná kvĤli jedineþné pevnosti a hospodárnosti.
32
Design vinutých pružin mĤže vypadat následovnČ:
Obrázek þ. 9: PĜehled vinutých pružin (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel)
3.4 Výrobní proces Pro realizaci výroby pružin jsou k dispozici dvČ haly. V první hale je uskladnČn a zpracováván materiál (tažení, rovnání, kalení, olejová impregnace atd.).
Obrázek 10: UskladnČný materiál (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel)
Naimpregnovaný drát je poté pĜemístČn do skladu, kde musí zĤstat alespoĖ 24 hodin (kvĤli vČtšímu riziku prasknutí) a pĜipraven k dalšímu použití ve výrobČ. Navinutý drát ve formČ kruhĤ prochází defektomatem, jenž kontroluje povrch materiálu, na kterém mohou být rĤzné pĜíþné þi podélné vady, praskliny. Následuje navíjení drátu, popouštČcí pec, blokovací zaĜízení, otryskání, fosfátování, nanesení práškové barvy a vypálení v peci. Dále je pružina zkoušena na sílu a oznaþena barevným znaþením. Posledním úkonem je balení dle balicího pĜedpisu a expedice do skladu.
33
Výroba používá dva základní výrobní procesy, a to HPP (High Performance Process) a HFP (Hot Fine Process). Nejprve je pružina popouštČna na 400 oC, poté je otryskána zrnem o velikosti 0,8 mm, následuje HFP, kdy je pružina ještČ jednou otryskána zrnem 0,4 mm, poté následuje ochlazení.
Obrázek þ. 11: HPP (High Performance Process) (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel)
Obrázek þ. 12: HFP (Hot Fine Process) (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel)
34
3.5 Analýza souþasného stavu výroby Ke zhodnocení podmínek pĜed samotným zavedením systému, který má zoptimalizovat výrobní proces, je nutné se podrobnČ seznámit také s aktuálním stavem výroby. K tomuto úþelu je podkapitola rozdČlena na další þásti, a to uspoĜádaní pracovišĢ, materiálový tok a využití pracovníkĤ.
3.5.1 UspoĜádání pracovišĢ V našem pĜípadČ se jedná o sériovou výrobu, kde se používá pĜedmČtné uspoĜádání pracovištČ. Ta jsou tedy uspoĜádána tak, aby jednotlivé operace navazovaly po technologické stránce.V hale pro výrobu pružin stojí þtyĜi výrobní linky.
Obrázek þ. 13: Automatizovaná výrobní linka na výrobu pružin (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel)
Vedle linek se v hale nachází i prášková lakovna, sklad hotových dílĤ a kontrolní a balicí pracovištČ. Dle kritéria rozdČlení výroby podle opakovanosti koneþných výrobkĤ zde probíhá jak sériová výroba, tak i výroba prototypĤ.
35
Obrázek þ. 14: UspoĜádání haly pružin (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel)
Layout výše znázorĖuje pracovištČ a zaĜízení pro výrobu pružin:
-
4 výrobní linky.
-
4 výrobní zaĜízení, kde se zkouší síla, provádí nástĜik barevného znaþení, tisknou se etikety a následnČ se díly balí.
-
2 balicí pracovištČ.
-
1 prášková lakovna.
-
1 sklad hotových výrobkĤ.
V naší spoleþnosti vypadá materiálový tok následovnČ:
-
Válcovaný drát jako výchozí materiál pro výrobu pružin.
-
Otryskání okují.
-
Zkoušení víĜivými proudy.
-
Tažení, kterým vznikne tažený drát.
-
PĜíprava taženého drátu.
-
Rovnání.
-
Indukþní popouštČní.
-
Kalení vodou.
-
Nanesení oleje a posléze navíjení.
36
Výsledkem je zušlechtČný drát, ze kterého se dále vyrábí pružiny. U výroby pružin je materiálový tok následující (viz podkapitola Výrobní proces):
-
Defektomat.
-
Navíjení.
-
PopouštČní.
-
Blokování za tepla.
-
Tryskání za tepla.
-
Fosfátování, práškové lakování.
-
Vypálení naneseného prášku.
-
Zkoušení síly a nástĜik barevného znaþení.
-
Balení do zákaznických obalĤ.
Ve výrobČ spoleþnosti Welzel je výhradnČ robotizovaná manipulace, jak zachycuje napĜ. obrázek þ. 15 níže:
Obrázek þ. 15: Manipulace ve výrobČ (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel)
Vyrobená nenalakovaná pružina je pĜesouvána do práškové lakovny. NástĜik práškové barvy ukazuje obrázek þ. 16:
Obrázek þ. 16: Lakování (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel)
37
Obrázek þ. 17: Zabalené pružiny (Zdroj: Interní materiál spoleþnosti Welzel)
Z lakovny na kontrolní, balicí pracovištČ a posléze do skladu hotových výrobkĤ je pĜeprava zajištČna automatickým pásem a posléze operátoĜi z pásu pružiny svČšují. Výroba rovnČž k manipulaci využívá vysokozdvižné vozíky, aby mohla bedny s pružinami umisĢovat i nČkolik metrĤ vysoko do skladovacích regálĤ.
3.5.2 Pracovníci Ve spoleþnosti Welzel je zaveden nepĜetržitý provoz se smČnami po dvanácti hodinách se þtyĜmi skupinami pracovníkĤ. V souþasné dobČ zde ve výrobČ pružin pracuje 187 zamČstnancĤ, pĜiþemž ve výrobČ se jedná o 142 pracovníkĤ. OdpovČdným vedoucím každé smČny je mistr, jeho nadĜízeným je vedoucí výroby, který spadá pod vedení spoleþnosti.
3.6 Analýza shromažćování a vyhodnocení dat ve výrobČ Vyhledávání užiteþných dat závisí zejména na tom, jak jsou v dané spoleþnosti posbírána a následnČ uložena. Nástrojem pro to, aby zamČstnanci dokázali uložit a poté transformovat data takovým zpĤsobem, aby byly vytvoĜeny a poskytnuty informace pro další uživatele, jsou databáze. Vzhledem k tomu, že manuální zaznamenávání dat je na ústupu, budeme poþítat s tím, že data jsou uložena v poþítaþi. IdeálnČ jsou všechna data v jedné databázi, která pĜedstavuje nástroj pro integraci a následnou distribuci dat. (Bujna, 2015) Do podobné skupiny spadají manažerské informaþní systémy (Executive Information Systems – EIS), které umožĖují kombinovat data z vlastní databáze, popĜ. z externích
38
zdrojĤ a tato data pak dále prezentovat, aby je bylo možné použít pro další rozhodování spoleþnosti. (Bujna, 2015) Z EIS se postupnČ vyvinuly pružnČjší systémy zvané Business Intelligence, jež „umož-
Ėují nadefinovat dotaz a zobrazit potĜebná data témČĜ komukoliv pomocí jednoduchých nástrojĤ,
s nimiž
lidé
bČžnČ
pracují
(napĜ.
tabulky,
webové
prohlížeþe“.
(Bujna, 2015, s. 224) Ve spoleþnosti Welzel jsou všechna výrobní data, jejich sbČr a poté vyhodnocení realizováno pomocí výrobních protokolĤ. Do tČchto protokolĤ jsou operátorem daného zaĜízení
zapisovány
následující
údaje:
typ
vyrábČného
výrobku,
poþet
shod-
ných/neshodných dílĤ, šarže materiálu, prostoje na dané lince. Na základČ vypsaného protokolu je možné následnČ urþit celkovou efektivnost jednotlivých zaĜízení, tzv. OEE (Overall Equipment Effectiveness), resp. CEZ (celková efektivita zaĜízení). Tento ukazatel spadá mezi indikátory pro urþení výkonnosti spoleþnosti, pĜiþemž tyto indikátory mají souhrnné oznaþení KPI (Key Performance Indicators). OEE, resp. CEZ je výsledkem tĜí faktorĤ, a to kvality, dostupnosti a výkonu. Co se týká výpoþtu ukazatele OEE, vycházíme z plánování smČn a kapacit, pĜiþemž pro toto plánování jsou stČžejní informace o odvolávkách zákazníkĤ. OEE bere v úvahu i rĤzné typy prostojĤ, které jsou zachyceny v následující tabulce.
39
Tabulka þ. 1: Typy prostojĤ (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel, vlastní zpracování) Porucha – oprava
Souþástí linky je i zkušebna
Údržba
Údržba, jež byla naplánovaná (malá/velká)
SeĜízení stroje
NapĜ. seĜízení navíjecího automatu
PĜestavba
15 – 30 minut. Doba závisí na typu pružiny a typu procesu.
Vícepráce
Nové díly, oprava produktu
Technologické ztráty
Ztráta výkonu technologie
Šrot
NesprávnČ vyrobené kusy. ZavinČný / nezavinČný
Nahodilé události
Výpadek elektrické energie
PĜi výpoþtu OEE tedy vycházíme z faktu, že k dispozici máme 12 mČsícĤ (365 dní), což pro nás pĜedstavuje dostupný výrobní þas. Je však tĜeba poþítat s následujícími þasovými faktory:
-
Údržby, což jsou velké odstávky ve výrobČ provádČné 1 týden v þervenci nebo srpnu a 1 týden v prosinci (období Vánoc). V praxi to tedy znamená, že od 365 dní odeþteme tČchto 14 dní.
-
Preventivní (plánovaná) údržba – u každého zaĜízení je odlišná a je provádČna u jedné smČny týdnČ.
-
Zákonem stanovené pĜestávky – za jeden den se poþítá s 1 hodinou.
-
Neplánované poruchy – zde je tĜeba si stanovit, co jsme ochotni pĜipustit. Ve spoleþnosti Welzel se napĜ. jedná o 4 % dostupného þasu. Poþítáme pak napĜ. 365 – 14 – 4 % atd.
-
Osobní prostoje – potĜeby dČlníkĤ odejít na toaletu, napít se atd. (OpČt 4 %).
-
PĜestavby – vycházíme z pĜedpokládané velikosti výrobní dávky (takt – výroba prĤmČrné dávky). Zde poþítáme dobu potĜebnou na pĜestavby (25 min.) krát po-
þet pĜestaveb.
40
Shrnutí tČchto þasĤ najdeme napĜ. v publikaci J. Poþty: Tabulka þ. 2: ýasový fond (Zdroj: Poþta, 2012, s. 40)
Efektivní þasový fond spoþítáme následujícím zpĤsobem:
F = d × h × o × g × (1 − z / 100)
d – poþet pracovních dní v roce h – poþet pracovních hodin za smČnu o – smČnnost g – poþet vzájemnČ zamČnitelných pracovišĢ z – procento nevyhnutelných þasových ztrát Doba provozování zaĜízení je zĜejmá až po odeþtení nevýrobních þasĤ a þásti hrubého provozního þasu (pĜestávky, prostoje). Poté se jedná o þistý provozní þas, tedy þas, kdy je zaĜízení v provozu. Dle podmínek a velikosti þasového fondu, jenž je vložen do výpoþtu výrobní kapacity,
þleníme výrobní kapacitu na tĜi druhy: -
Projektová kapacita – vypoþtena ideálními podmínkami provozu, které jsou v praxi nedosažitelné.
-
Efektivní kapacita – vypoþtena z optimálních a souþasnČ reálných provozních podmínek.
-
Skuteþná kapacita – dosažitelná kapacita v rámci reálných podmínek vþetnČ negativních provozních jevĤ (napĜ. prostoje þi zmetkovitost). (Poþta, 2012)
41
Graf níže zachycuje stav ukazatele OEE v mČsíci bĜeznu 2016, kde mĤžeme vidČt pĜesné rozvržení prostojĤ v procentech. Nejvíce ztrát mĤžeme pozorovat právČ z dĤvodu údržby (34 %), což nám potvrzuje dĤležitost vČnovat se pĜi optimalizaci i tomuto faktoru.
Graf 3: OEE (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel)
Hodnota pro ideální cyklus zaĜízení je stanovena na 14 kusĤ za minutu, a to pro veškeré typy pružin. Tato hodnota byla stanovena nČmeckou centrálou, ovšem tuto hodnotu není možné v podstatČ dodržet, což je zejména z dĤvodu velkého portfolia pružin, ale také s ohledem na možné prostoje, poruchy atd. Hodnota OEE je stanovena na 65 % využití zaĜízení za daný mČsíc, pĜiþemž momentálnČ je splnČna na 63 – 64 %. Spoleþnost pracuje s OEE od bĜezna 2014, v pĜedešlých letech se vycházelo z ukazatele nazývaného GEFF (Gesamtanlageneffizienz). V souvislosti s tímto je vhodné definovat nČkolik pojmĤ. Jednak je tĜeba zmínit prĤbČžnou dobu výrobu, což je þas, za který výrobek projde daným výrobním procesem, a to vþetnČ þasu potĜebného na pĜípravu výroby a také þasu expedice. Dále je tĜeba zmínit výrobní cyklus, který pĜestavuje dobu „od zahájení první výrobní operace do odvedení hotového výrobku na sklad“. (Machátová, 2008. s. 33)
42
3.7 Industrie Informatik GmbH PĜi zavedení MES systému jsme v našem pĜípadČ zvolili Ĝešení od spoleþnosti Industrie Informatik GmbH, jež ho nabízí pod názvem Cronetwork. Toto Ĝešení je již zavedeno v nČmecké centrále spoleþnosti Welzel v Düsseldorfu. Nyní si krátce tuto dodavatelskou spoleþnosti Industrie Informatik GmbH pĜedstavíme. Jedná se o nČmeckou spoleþnost, v souþasné dobČ sídlící na tĜech místech ve svČtČ (Linz, Riegel u Freiburgu, Shanghai), která má zákazníky v ca. 20 zemích po celém svČtČ a v rĤzných oblastech pĤsobení. PatĜí sem napĜ. Meusburger (zpracování oceli), Mutivac (balicí pĜístroje), Bomag (strojírenství), Dentaurum (zdravotnická technika). Celkem ve spoleþnosti pracuje 70 zamČstnancĤ a na trhu je již 25 let. Industrie Informatik má na trhu nČkolik konkurentĤ. NicménČ díky svému profesionálnímu pĜístupu, snaze sledovat trendy ve vývoji nových systémĤ a technologií
þi také u konkurence, patĜí mezi špiþku na trhu a mezi nejvyhledávanČjší poskytovatele systému MES. Aby spoleþnost Industrie Informatik byla schopná vést plnohodnotný konkurenþní boj, snaží se neustále sledovat novinky na trhu v technologiích, vychovávat odborníky ze svých zamČstnancĤ, kterým poskytuje pravidelné školení a velmi dobrý motivaþní systém (zamČstnanci mohou napĜ. pĤsobit prĤbČžnČ ve všech poboþkách spoleþnosti,
þímž napĜ. získávají nové zkušenosti). Vzhledem k tomu, jak v souþasné dobČ rostou výrobní spoleþnosti a jejich požadavky na bezproblémový chod, mají systémy MES velkou budoucnost, a dá se tedy v následujících letech oþekávat i velký nárĤst firem nabízejících tento produkt.
3.8 Analýza pĜestaveb Následující kapitola se již vČnuje konkrétnČ problematice pĜestaveb na výrobní lince a analýze pĜestavbových þasĤ. PĜestavbu linky lze v našem pĜípadČ charakterizovat jako þas potĜebný na seĜízení linky po dokonþení výroby jednoho typu pružin a nastavení linky na výrobu další zakázky. Abychom dokázali zkrátit þas na pĜestavbu, je tĜeba se nejprve podrobnČ seznámit s jednotlivými kroky.
43
Tabulka þ. 3: PĜestavba linky (Zdroj: Interní materiál spoleþnosti Welzel)
Tabulka výše zobrazuje jednotlivé kroky pĜestavby linky pĜi zmČnČ výroby z jednoho typu výrobku na druhý. Jako vzorový pĜíklad jsme vzali díl pro automobilku PSA, nicménČ jednotlivé kroky jsou totožné u všech dílĤ. Nejprve je pĜedblok prázdný a robot vypnutý, což trvá 0,5 min. To znamená, že linka stojí a je bez výrobkĤ, prázdná. StejnČ dlouhou dobu zabere nahrátí nového dílu pĜes ovládací panel, což znamená nahrátí programu – spustí již výrobní program. VýmČna nástrojĤ na pĜedbloku zabere delší dobu, a to zhruba 2,6 min. Jedná se o zmČnu nástrojĤ, které jsou odlišné jednak pro každého zákazníka, jednak pro každý projekt daného zákazníka. Je tĜeba výmČna nástroje na konkrétní díl, aby na nČj daná pružina pasovala. První a tĜetí výše zmínČný bod nelze po konzultaci s vedoucím výroby optimalizovat, je zde již dosaženo maximální þasové úspory a pod tuto þasovou hranici se nelze dostat. Navíc napĜ. položku výmČnu nástrojĤ nelze zadat jako bod pro optimalizaci do MES systému. Bod druhý (nahrátí nového dílu pĜes panel pĜedbloku) pĜedstavuje naopak potenciální þasovou úsporu a vrátíme se k nČmu posléze.
ýtvrtou þást pĜestavby pĜedstavuje vložení vzorkové pružiny na pĜedblok a nastavení parametrĤ v poþítaþi. Pro upĜesnČní mluvíme o jedné vzorové pružinČ, která se na lince nastaví – natáþení, správná výška apod. a dá se pokyn navíjeþi. Tyto úkony pĜedstavují
44
3,7 min. z celkového þasu pĜestavby, v tomto pĜípadČ 25,1 min. Zde lze optimalizovat dobu trvání, na což se podíváme dále v této kapitole. Následuje úkon nastavení nosného válce, trvající 0,8 min. Na nosném válci je hotová navinutá, ale ještČ nenatryskaná pružina, posouvána po lince dále. Následuje výmČna nástrojĤ na studeném bloku (2,1 min.). OpČt se jedná o þinnosti, které nelze þasovČ zkrátit. Poté pĜecházíme na vložení vzorkové pružiny na studený blok. Studený blok znamená, že je zde teplota kolem 25 oC. OpČt následuje nastavení parametrĤ v poþítaþi pro vzorovou pružinu, což þiní 2,8 min. Parametry jsou napĜ. síla, která je závislá na tuhosti. OpČt se jedná o bod zpĤsobilý k optimalizace pomocí MES. PĜedposlední fází pĜestavby je nastavení laseru a natáþení na studeném bloku se vzorkovou pružinou (3,2 min). Pomocí laseru je na pružinČ vepsána spoleþnost (zkratka „WE“), její typ, šarže, den a rok výroby. Nakonec následuje kontrola a postoupení informace navíjeþĤm (0,5 min.), což jsou pracovníci dohlížející na správné navinutí pružiny. PĜedposlední a poslední fázi pĜestavby není možné þasovČ optimalizovat.
ýas 8,6 min. znaþí þas prĤbČhu pece, tedy dobu, až pružina vyjede z pece. ýervená pole v tabulce výše oznaþují místa, u kterých je potenciál úspory. ProcentuálnČ se jedná o 27 % celkového þasu pĜestavby. Dochází zde tedy ke znaþné ztrátČ kapacity a mluvíme zde o úzkém místČ ve výrobČ, které je tĜeba optimalizovat. PĜi redukci þasu na pĜestavbu linky je nutno pĜihlížet k rĤzných faktorĤm, které mohou tento þas ovlivĖovat. Jedná se o následující možnosti:
-
Práci, kterou je nutné vykonávat bČhem vypnutí zaĜízení oddČlit od práce, kterou lze udČlat bČhem provozu zaĜízení (tzv. externí seĜízení).
-
Redukce interního þasu pĜestavby tím zpĤsobem, aby se více práce vykonávalo externČ (napĜ. zjednodušení upevĖování, pomocný pracovník, pĜíprava pracovištČ atd.).
-
Redukce interního a externího þasu pĜestavby. Zde se jedná pĜedevším o otázku organizace pracovištČ a dalších þinností na nČm (napĜ. doprava nástrojĤ po za-
45
stavení stroje, zbyteþné pohyby, nedostateþné plánování, plýtvání pĜi zkouškách). (Košturiak, Frolík, 2006) V našem pĜípadČ vidíme plýtvání pĜedevším v následujících bodech:
-
Nahrátí nového dílu pĜes panel pĜedbloku. (0,5 min.)
-
Program, vložení vzorkové pružiny na pĜedblok, nastavení parametrĤ v PC (1 vzorová pružina). (3,7 min.)
-
Program, vložení vzorkové pružiny na studený blok, nastavení parametrĤ v PC (1 vzorová pružina). (2,8 min.)
Po zavedení MES bychom mohli reálnČ dosáhnout snížení þasu pĜestaveb o nČkolik minut. Následující kapitola popisuje konkrétní návrhy Ĝešení.
Dílþí závČr: Spoleþnost Welzel s.r.o. vyrábí v OstravČ stabilizátory a nápravové pružiny do podvozkových automobilĤ, pĜiþemž tato práce se zabývá zavedením systému MES právČ ve výrobČ pružin. Spoleþnost si od zavedení tohoto systému slibuje obecnČ zvýšení efektivity výrobních procesĤ. V praxi se pak jedná o þasovou úsporu u pĜestaveb výrobní linky, což umožní vyrobit vČtší množství pružin. Tato þást práce se vČnovala již konkrétnČ analýze implementace MES, pĜiþemž nejprve jsme se podívali na aktuální stav výroby, abychom vČdČli, z þeho vycházíme. Zde jsme popsali uspoĜádání pracovištČ, materiálový tok (pĜevážnČ robotizovaná manipulace) a využití pracovníkĤ. Následovala analýza shromažćování a vyhodnocování dat ve výrobČ, k þemuž slouží výrobní protokoly, které zaznamenávají napĜ. typ identu, poþet shodných a neshodných dílĤ þi prostoje na lince. Na základČ tČchto údajĤ je pak možné urþit efektivnost daného zaĜízení. Ideální cyklus zaĜízení je zde nastaven na 14 kusĤ za minutu pro všechny typy nápravových pružin. Tuto normu však nelze dodržet z dĤvodu, jako jsou prostoje þi rĤzné typy poruch zaĜízení. Následuje samotná analýza pĜestaveb, tedy pĜestavbových þasĤ. Jsou zde popsány a analyzovány jednotlivé kroky pĜestavby výrobní linky, pĜiþemž jsou tyto kroky rozdČleny na ty, kde je urþitý potenciál pro þasovou úsporu (napĜ. vložení vzorkové pružiny na pĜedblok) a na kroky bez možnosti jakékoliv úspory (napĜ. výmČna nástrojĤ na pĜedbloku). MES bude mít tedy za úkol pomoci najít možnosti úspory.
46
4. VLASTNÍ NÁVRHY ěEŠENÍ Na základČ pĜedešlé analýzy shrneme konkrétní kroky pro zkrácení pĜestavbových þasĤ výrobní linky. Nejprve popíšeme postup a þasový harmonogram zpracování projektu implementace MES. Dále zde budou definovány jednotlivé náklady a následnČ se budeme zabývat již konkrétním zkrácením pĜestavbových þasĤ linky a s tím souvisejícími pĜínosy.
4.1 Postup zpracování projektu implementace MES PĜed samotným zavedením systému MES do výroby je tĜeba vČnovat pozornost ĜadČ dĤležitých krokĤ, jež si definujeme v následující þásti práce. Nejprve se podíváme na koncept Ĝešení projektu, jenž definuje jednotlivé kroky pro implementaci. Je zde vypracován i konkrétní þasový harmonogram s danými kroky a následnČ jsou popsány a spoþítány náklady projektu, a to jednak náklady celkové, jednak náklady, jenž budou dále placeny dodavateli roþnČ.
4.1.1 Koncept Ĝešení projektu Nejprve je nutné navrhnout urþitý koncept Ĝešení, který bude vhodný pro daný typ výroby. ěešení je navrženo formou jakési studie, kterou poté odsouhlasí dodavatelská spoleþnost se zákazníkem. V našem pĜípadČ obsahuje Ĝešení následující základní body pro realizaci. VĤbec prvním krokem je stanovení konkrétních osob ve spoleþnosti, jež budou kompetentní ke komunikaci s dodavatelem, a následnČ naplánování schĤzek. Bylo urþeno, že dílþí kroky budou diskutovány a odsouhlasovány s vedoucím výroby a co se týká softwarových a s tímto spojených záležitostí, bude se dodavatel obracet na vedoucího IT oddČlení a elektronika. Za odsouhlasení cenové nabídky pak odpovídá oddČlení nákupu, které dostává souhlas nejprve od vedoucího výroby a poté od generálního Ĝeditele. Co se týká samotné implementace MES, je tĜeba aplikovat software, jenž bude sbírat data z výroby. PĜi zpracování softwarové konfigurace je tĜeba prodiskutovat možnosti využití softwarových modulĤ CronetWork s vedoucím výroby a stanovit požadavky
47
a cíle, které chceme sledovat. Jelikož se nám jedná konkrétnČ o zkrácení pĜestavbových
þasĤ, budeme sledovat doby trvání jednotlivých krokĤ pĜestavby linky pro typ dílu. Obrázek níže zachycuje, jak je možné naplánovat a následnČ v systému zobrazit výrobní operace.
Obrázek þ. 18: Software na plánování jednotlivých úkonĤ na lince (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Industrie Informatik GmbH)
V rámci tvorby konceptu Ĝešení je tĜeba spoþítat výrobní zaĜízení. U výroby nápravových pružin musíme poþítat se 4 výrobními, na které bude nutné systém MES instalovat. Následuje další krok, kterým je urþení množství terminálĤ, což jsou dotykové poþítaþe CronetWork (BDE systém). Tyto terminály jsou následnČ nainstalovány v daném výrobním procesu, pĜiþemž zde budou celkem dva. Dále je nutné sestavit strukturu hardwarové konfigurace podle analýzy výrobních procesĤ. Podle struktury bude možné vypoþítat koneþnou cenu hardwarové konfigurace. KonkrétnČ se zde jedná o pĜipojení na síĢ (kabel, zásuvky atd.), práci elektronika, cenu terminálĤ, server + software, komunikaþní hardware mezi CronetWork a daným výrobním zaĜízením, licence softwarĤ.
48
Poté je nutno provést kontrolu sbČru dat s Ĝídicí jednotkou zaĜízení (CronetWork MDE systém) a kontrolu možnosti komunikace MDE (Maschinendatenerffasung, což je sbČr strojových dat) / BDE (Betriebsdatenerfassung – sbČr výrobních dat) systémĤ urþitého zaĜízení a XPPS, popĜ. SAP. Samotné zavedení do provozu zahrnuje jak provozní, tak organizaþní opatĜení. Jedná se tedy ve shrnutí o následující kroky:
-
Instalace softwaru a hardwaru.
-
ZajištČní správy systému.
-
Organizace školení.
V závČreþné fázi se upĜesĖuje uživatelská dokumentace, nastavují se pracovní parametry pro bezporuchový provoz a nakonec se otestují veškeré funkce a je zpracován protokol o výsledcích daného testu.
4.1.2 ýasový harmonogram projektu ýasový harmonogram lze navrhnout následovnČ tak, aby zahrnoval všechny potĜebné kroky pro implementaci MES, jež jsou realizovány v rozmezí ca. deseti mČsícĤ.
49
Tabulka þ. 4: ýasový harmonogram (Zdroj: Vlastní zpracování)
Tabulka tedy zahrnuje kroky zmínČné v pĜedcházející podkapitole a je u nich vyznaþena doba trvání. ýasovČ nároþný je krok vytvoĜení konceptu Ĝešení, dále zkouška konfigurace hardwaru a softwaru, nejdéle pak trvá zkoušení funkþnosti MES systému ve výrobČ. Jednotlivé kroky se pak odrážejí i v nákladech spojených s implementací MES, o þemž pojednává þást níže.
4.1.3 Náklady pĜi implementaci MES Následující tabulka zachycuje jednotlivé náklady spojené se zavedením systému do výroby, pĜiþemž se jedná o náklady jednorázové a náklady poté placené roþnČ spoleþnosti Industrie Informatik GmbH.
50
Tabulka þ. 5: PĜehled nákladĤ pro zavedení MES (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Welzel, vlastní zpracování)
Definujme si nyní pĜesnČji jednotlivé pozice v tabulce. První základní položkou je licence, kterou zaplatíme v prvním roce vyšší þástkou 11 625 €, v dalších letech þiní tato položka 608 € za rok. Další položkou je software, jenž sbírá data z výroby a jeho cena je naopak nižší pĜi zavádČní (1 585 €), v dalších letech je tato þástka za rok 1 980 €. Dále je také tĜeba poþítat s licencí zvlášĢ pro každý stroj – zde musíme násobit þástku
þtyĜmi dle poþtu výrobních linek, a se softwarem pro jednotlivé terminály. Další položkou je KPI software umožĖující nadefinovat libovolnČ jednotlivé ukazatele výkonnosti spoleþnosti, to znamená, že si zadáme indikátory dle potĜeby. NapĜ. u výroby zadáme rychlost výroby, poþet kusĤ, OEE atd. U lidských zdrojĤ zadáváme poþet zamČstnancĤ pĜítomných ve výrobČ, pĜesþasy þi þas, který mají na pĜestávku, a v rámci logistiky napĜ. definujeme WIP, což je zkratka Work in process. PĜedstavuje þásteþnČ hotové výrobky, které þekají na dokonþení. Tento termín je používán ve výrobČ a v oblasti zvané Supply Chain Management.
51
Dále je tĜeba poþítat se dvČma monitorovacími pracovišti a softwarem, který zpracovává výrobní informace a dokáže je posléze analyzovat. Obrázek níže zachycuje, co vše je možné sledovat – napĜ. zaĜízení, které je k dispozici pro výrobu. Výrobce uvádí, že je možné napojit jakékoliv výrobní zaĜízení.
Obrázek þ. 19: Zachycení výrobních dat (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Industrie Informatik GmbH)
Další položkou je server Oracle, který pĜestavuje pouze jednorázové náklady ve výši 2 700 € a OPC, což je server pro sbČr dat z jednotlivých linek. Tyto dvČ položky jsou zachyceny ve schématu níže.
52
Obrázek þ. 20: Server Oracle (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Industrie Informatik GmbH)
Následující položkou je pĜístrojová deska, tzv. dashboard, pro zobrazení klíþových ukazatelĤ. Zobrazuje grafy, kontingenþní tabulky a tachografy z rĤzných reportĤ. Slouží tedy pro rychlý pĜístup k detailním informacím a intuitivní ovládání umožĖuje snadné pĜizpĤsobení zpráv novým požadavkĤm.
53
Obrázek þ. 21: Dashboard (Zdroj: Interní materiály spoleþnosti Industrie Informatik GmbH)
Nakonec je uveden software pro plánování jednotlivých úkonĤ na lince, který je finanþnČ nejnákladnČjší. PĜi poĜízení se jedná o 4 225 €, v dalších letech pak 308 € roþnČ. Samostatnou položku pak tvoĜí samotná instalace a zaškolení pracovníkĤ, což jsou jednorázové položky v celkové hodnotČ 40 000 €. V poslední kapitole „Zhodnocení pĜínosu“ budeme vycházet z této tabulky pĜi porovnání finanþního pĜínosu za rok a pĜi stanovení doby návratnosti nákladĤ.
4.2 Zkrácení pĜestavbových þasĤ Nyní se podíváme na konkrétní þasovou úsporu pĜestavby po zavedení MES a konkrétní opatĜení, díky kterým šla tato þasová úspora realizovat. Prvním bodem vhodným pro optimalizaci bylo nahrátí nového dílu pĜes dotykový panel, pustí se tedy program, pĜiþemž tato þinnost pĤvodnČ pĜedstavovala 0,5 min. MES systém však vyhodnotil, že je zde možné zkrátit tuto dobu na 0,2 min. Nejprve je tedy pĜedblok prázdný, robot je vypnutý, novČ se teć okamžitČ po této fázi spustí program, bez jakékoliv prodlevy.
54
Tato operace je zajišĢována pĤvodnČ tím zpĤsobem, že operátor najde v adresáĜi program (18 s), novČ po zavedení MES operátor nemusí hledat v adresáĜi, systém vyhledá program sám. Dále mĤžeme zkrátit operaci vložení vzorkového pružiny na pĜedblok a nastavení parametrĤ v poþítaþi. Nastavujeme tedy veškeré parametry u dané vzorkové pružiny. Postup pro þasovou optimalizaci zde bude následující – operátor vezme pružinu, položí na pás, ale MES si bude pamatovat parametry (napĜ. tuhost), a nastavení parametrĤ tak systém udČlá rychleji. Po této zmČnČ se celkový þas 3,7 min. zkrátí na 1,85 min., úspora zde tak bude pĜedstavovat 50 % z pĤvodního þasu. Posledním možným krokem pro þasovou optimalizaci je vložení vzorkové pružiny na studený blok a opČt nastavení parametrĤ v poþítaþi. K úspoĜe dojde stejným zpĤsobem jako u minulého bodu, MES systém si tedy bude pamatovat již nČkdy zadané parametry a jejich nastavení tak provede mnohem rychleji. Zde se jedná pĤvodnČ o þas 2,8 min., který se nám podaĜilo zkrátit na 1,4 min., opČt 50 % z celkového þasu. Kroky, které pĜi pĜestavbČ MES šetĜíme, jsou kroky vykonávané þistČ poloautomaticky operátorem. MES mĤže dle technické specifikace výrobce tyto kroky vykonávat sám automaticky, þímž vzniká þasová úspora. Vycházíme dále z toho, že stejné výrobní linky jsou i v nČmecké centrále, kde je MES již zaveden a tam byla v prĤmČru u tČchto krokĤ právČ tato þasová úspora.
Tabulka þ. 6: PĜestavba linky s þasovou optimalizací (Zdroj: Interní materiál spoleþnosti Welzel)
55
Tabulka výše již zachycuje pĜestavbu linky s vyznaþenou þasovou úsporou. CelkovČ nyní pĜestavba zabere 21,5 min. oproti pĤvodním 25,1 min., což znamená úsporu 14,3 %. Tato þasová úspora bude moci být využita pro samotnou výrobu, þímž se nám zvýší poþet vyrobených kusĤ, což se odrazí na celkovém zisku spoleþnosti. Na základČ tČchto výsledkĤ zhodnotíme v následující kapitole celkový pĜínos þasové úspory.
Dílþí závČr: Tato kapitola se nejprve zabývala postupem pro zpracování implementace MES. Nejprve jsme popisovali jednotlivé kroky konceptu Ĝešení projektu, což je studie s body pro realizaci. Jednak je to aplikace softwaru sbírajícího data z výroby, urþení poþtu výrobních zaĜízení – zde 4 linky, dále stanovení struktury hardwarové konfigurace, kontrola sbČru dat s Ĝídicí jednotkou zaĜízení, kontrola komunikace MDE/BDE systémĤ s XPPS/SAP. NáslednČ byl vytvoĜen pĜesný þasový harmonogram, kde jsou veškeré potĜebné þinnosti rozloženy do deseti mČsícĤ. Poté byly urþeny a spoþítány náklady nutné pro implementaci, jež þiní celkovČ 70 050 €, což je jednorázová þástka. RoþnČ pak náklady pĜedstavují 6 664 €. Další podkapitola pak konkrétnČ Ĝešila zkrácení pĜestavbových þasĤ, kde bylo zjištČno, že celková doba pĜestavby linky bude trvat 21,5 min. oproti pĤvodním 25,1 min., což pĜedstavuje úsporu 14,3 %. Tuto úsporu lze využít pro samotnou výrobu pružin, což se odrazí na poþtu vyrobených kusĤ, produktivitČ a celkovém zisku spoleþnosti.
56
5. ZHODNOCENÍ PěÍNOSU V této kapitole se zabýváme samotným ekonomickým vyhodnocením implementace MES a zmiĖujeme zde i podstatné mimoekonomické faktory, jež mohou pĜispČt ke zlepšení výroby þi konkurenceschopnosti. Pomocí výsledkĤ z pĜedchozí kapitoly budeme schopni vypoþítat, za jak dlouhou dobu se nám vrátí vložené prostĜedky do implementace MES.
5.1 Ekonomické vyhodnocení implementace MES Na základČ zjištČných výsledkĤ lze po ekonomické stránce vyhodnotit implementaci MES. K tomu nám bude sloužit údaj, že jsme na jedné pĜestavbČ linky ušetĜili 3,6 minut. Zjistíme si celkový poþet pĜestaveb za rok a urþíme tak poþet celkovČ uspoĜených hodin. Nakonec stanovíme celkovou úsporu výrobkĤ za rok a následnČ si vezmeme prĤmČrnou cenu jedné pružiny, kterou vynásobíme tímto poþtem navíc vyrobených kusĤ.
5.1.1 ýasová a finanþní úspora na pĜestavbách Co se týká þasové úspory, na jedné pĜestavbČ linky jsme ušetĜili 3,6 minut. Abychom mohli dále spoþítat, kolik minut ušetĜíme za den a následnČ za rok, vytvoĜíme si následující tabulku:
57
Tabulka 7: PĜehled výroby a pĜestaveb 5-12/2015 // 1-4/2016 (Zdroj: Interní materiál spoleþnosti Welzel, vlastní zpracování) Celkový poþet pĜestaveb (4 linky) ýasová úspora u jedné pĜestavby [min]
5 000 3,6
Celková roþní þasová úspora brutto [min]
18 000
Celková roþní þasová úspora brutto [hod]
300
Efektivní výstup výroby [ks/hod] Celková roþní úspora množství výrobkĤ brutto [ks]
573,4 172 020
Plánovaná nejakost [%]
3
Plánovaný pomČrný þas [%] Plánovaná nejakost z roþní úspory množství výrobku [ks] Plánovaný pomČrný þas z roþní úspory množství výrobku [ks] Celková roþní úspora množství výrobkĤ netto [ks]
5
PrĤmČrná cena vinuté pružiny [€] Celková roþní úspora [€]
Souþet pĜestaveb v jednotlivých mČsících za sledované období ýasový rozdíl pĜed a po implementaci MES na jedné pĜestavbČ Celkový poþet pĜestaveb x þasová úspora na jedné pĜestavbČ PĜepoþítáno na hodiny: 18 000/60 PrĤmČr jednotlivých mČsícĤ za sledované období 6 883/12 Celková roþní þasová úspora x Efektivní výstup výroby 300 x 573,4 Šrotová kvóta ýas výpadkĤ a pĜerušení stroje (napĜ. výpadek el. energie, pokles efektivity z nepĜedpokládaného dĤvodu)
5 161
0,03 x 172 020
8 601
0,05 x 172 020
158 258
172 020 - 5 161 - 8 601
4,3 680 511
158 258 x 4,3
Výše zpracovaná tabulka obsahuje údaje potĜebné pro výpoþet celkové úspory. Nejprve jsme urþili celkový poþet pĜestaveb za všechny þtyĜi linky, což je celkem 5 000. Jedná se tedy o souþet pĜestaveb v jednotlivých mČsících. Dále uvádíme þasovou úsporu na jedné pĜestavbČ, což je þasový rozdíl na jedné pĜestavbČ pĜedtím, než byl zaveden MES, a po implementaci systému. Tento rozdíl þiní dle našeho pĜedchozího výpoþtu 3,6 min. Na základČ tČchto dvou údajĤ spoþítáme celkovou roþní þasovou úsporu brutto, tedy úsporu, kde zatím není zohlednČna plánovaná nejakost (šrotovost) a plánovaný pomČrný
þas (þas výpadkĤ a pĜerušení stroje, napĜ. nastane prodleva pĜi výmČnČ materiálu, popĜ. dojde k výpadku el. energie apod.). Následujícím bodem je efektivní výstup výroby, jenž lze definovat jako prĤmČrnou výkonnost výroby. Udává poþet vyrobených kusĤ za hodinu. Pomocí výsledku efektivního výstupu výroby spoþítáme celkovou roþní úsporu množství výrobkĤ (brutto). Celkovou roþní þasovou úsporu tedy vynásobíme efektivním výstupem výroby.
58
Nyní je tĜeba zohlednit plánovanou nejakost a pomČrný þas. Tyto dva údaje budou posléze odeþteny od celkové roþní úspory množství výrobkĤ brutto a dostaneme celkovou roþní úsporu množství výrobkĤ netto (v kusech). Posledním údajem v tabulce je prĤmČrná cena vinuté pružiny, která þiní 4,3 €, pĜiþemž tento údaj použijeme pĜi výpoþtu návratnosti nákladĤ v následující podkapitole. Nyní se již dostáváme ke konkrétním výpoþtĤm, abychom urþili pĜesnou þasovou a finanþní úsporu na pĜestavbách po zavedení MES. PrĤmČrný poþet pĜestaveb za rok þiní 5 000, þasová úspora na jedné pĜestavbČ je spoþítána na 3,6 min. Na základČ tČchto údajĤ urþíme þasovou úsporu na pĜestavbách za rok: 5000 × 3,6 = 18000 To znamená, že za rok na jedné lince ušetĜíme 18 000 min., tedy 300 hodin. Co se týká efektivního výstupu výroby, prĤmČrnou hodnotu za jednotlivé mČsíce ve sledovaném období vydČlíme 12, þímž získáme poþet navíc vyrobených kusĤ za hodinu. 6883 = 573,4 12 Zde tedy 573,4, tzn. ca. 573 navíc zhotovených kusĤ za hodinu. Pro zjištČní celkové roþní úspory množství zhotovených výrobkĤ je tĜeba tuto hodnotu vynásobit 300 hodinami: 573,4 × 300 = 172020 Celková roþní úspora množství výrobkĤ pak þiní 172 020 ks. Je však tĜeba poþítat s plánovanou nejakostí, tedy s vadnými kusy a pomČrným þasem, kdy napĜ. oþekáváme, že nastane prodleva pĜi výmČnČ materiálu apod. Po odeþtení tČchto faktorĤ dospČjeme k þisté roþní úspoĜe. K danému výsledku tedy spoþítáme šrotovou kvótu, jež þiní 3 % a dále plánovaný pomČrný þas 5 %.
172020 × 0,03 = 5161 172020 × 0,05 = 8601
59
Nyní zbývá spoþítat celkovou roþní úsporu množství výrobkĤ netto: 172020 − 5161 − 8601 = 158258 Z výpoþtu výše vyplývá, že po zavedení MES vyrobíme za rok o 158 258 ks více.
5.1.2 Návratnost nákladĤ Na základČ zjištČné þisté úspory výrobkĤ 158 528 ks za rok jsme nyní schopni spoþítat finanþní pĜínos za rok a následnČ definovat dobu návratnosti vložených nákladĤ do implementace MES systému. Výrobní cena pružiny þiní v prĤmČru 4,3 €. Tuto þástku je nyní tĜeba vynásobit poþtem kusĤ. 158528 × 4,3 = 680511
Celková roþní úspora po implementaci MES systému þiní 680 511 €. Nyní zbývá urþit dobu návratnosti této investice. Vycházíme-li z poþtu 310 výrobních dní za rok (þistý výrobní þas bez údržeb), pak úsporu za den spoþítáme tak, že roþní úsporu 680 511 € vydČlíme poþtem výrobních dní:
680511 = 2195,2 310 Úspora za den tedy þiní ca. 2 195 €. Pokud sumu vloženou do projektu vydČlíme touto
þástkou, zjistíme, za kolik dní se nám investice vrátí:
70050 = 31,9 2195
Investice 70 050 € se vrátí za 32 výrobních dní.
60
V dalších letech, kdy bude poĜizovací cena uhrazena a placena bude firmČ Industrie Informatik GmbH jen roþní údržba, bude úspora vypadat následovnČ:
6664 = 3,04 2195
V dalším roce se nám tedy výdaje na údržbu vrátí za ca. 3 výrobní dny. V následující kapitole zhodnotíme i nezanedbatelné mimoekonomické pĜínosy implementace MES systému do výroby.
5.2 Mimoekonomické vyhodnocení implementace MES Po provedené analýze finanþní úspory je nyní tĜeba podívat se i na mimoekonomické pĜínosy, které mají pro spoleþnost velkou hodnotu. Níže uvádíme v bodech pĜínosy, které zavedení MES systému do spoleþnosti pĜináší:
-
Úspora þasu pĜi analýze dat.
-
Zpracování a uchovávání výrobních dat (napĜ. technických parametrĤ).
-
Propojení výrobních dat s ERP systémem.
-
PĜi poruše stroje je systém schopen poslat SMS zprávu napĜ. operátorovi.
-
Zlepšení plánování kapacity výrobního zaĜízení (redukce skladových zásob).
-
Optimalizace výrobních procesĤ.
-
Zlepšení dodržování termínĤ výroby.
-
Paralelní plánování strojĤ, personálu a nástrojĤ.
-
Efektivní využití daného zaĜízení.
Jedná se tedy o nezanedbatelné pĜínosy z hlediska výroby a jejího dalšího plánování. Jak je zĜejmé z výsledkĤ provedené analýzy, díky þasové úspoĜe se nám vložené náklady do MES systému vrátí ve velmi krátkém þase. MES systém vytváĜí jakýsi most mezi výrobními daty a ERP systémem, což umožĖuje vČtší pĜehled o výrobČ. Jelikož si systém veškerá data ukládá, dochází ke zlepšení plánování kapacity výrobních linek, þímž je zajištČno i snižování skladových zásob a dodržování termínĤ výroby.
61
ObecnČ tedy MES systém optimalizuje výrobní procesy, což vede k úsporám jak þasovým, tak finanþním.
Dílþí závČr: Pro zhodnocení pĜínosu jsme vytvoĜili tabulku s veškerými nutnými údaji pro výpoþet finanþní úspory. Na základČ tČchto dat jsme byli schopni vypoþítat þasovou úsporu na všech pĜestavbách u všech 4 linek za rok, což þiní 18 000 min., tedy 300 hodin. Dále jsme zjistili poþet navíc vyrobených kusĤ za hodinu, a to 573 (ks/hod.). Poté jsme již byli schopni spoþítat celkovou roþní úsporu množství výrobkĤ, která þiní 172 020 ks brutto. Poté, co odeþteme šrotovou kvótu a plánovaný pomČrný þas, získáme netto úsporu, a to 158 258 ks. Pomocí þisté úspory výrobkĤ spoþítáme celkovou roþní úsporu, která þiní 680 511 €. Nakonec jsme urþili dobu návratnosti vložených nákladĤ a zjistili pomocí dĜíve zjištČných výsledkĤ, že se daná investice do implementace MES systému vrátí za 32 výrobních dní. Nezanedbatelné nejsou ani mimoekonomické pĜínosy, kam patĜí úspora þasu pĜi analýze dat, propojení výrobních dat s ERP systémem þi zlepšení plánování kapacity výrobního zaĜízení.
62
ZÁVċR Cílem této bakaláĜské práce bylo po ekonomické stránce vyhodnotit implementaci MES systému do výroby v rámci optimalizace doby pĜestavbových þasĤ výrobních linek. Manufacturing Execution System (výrobní informaþní systém) zabezpeþuje sbČr a zpracování výrobních dat, což umožĖuje správnČ vyhodnotit stav výroby a získat podklady pro další plánování. Poskytuje spoleþnosti mnoho dĤležitých funkcí, jež pomáhají optimalizovat její rĤzné
þinnosti, Ĝídit výrobní procesy a na rozdíl od ERP systémĤ poskytují informace, které jsou zamČĜeny na strategické a dlouhodobé úþely. MES zaplĖuje mezeru mezi stroji a ERP systémy, þímž umožĖuje pĜehled o aktuální situaci ve výrobČ. Dokáže poskytnout informace z výrobní technologie o pĜesném prĤbČhu daného výrobního procesu a na tomto základČ vytvoĜit systém sledování výroby, jenž umožĖuje vytvoĜit záznam v elektronické podobČ, který je dlouhodobČ archivován, a rovnČž umožĖuje odhalit problematická místa ve výrobČ. V rámci této práce byla zvolena kontrola pĜestavbových þasĤ a hledána úspora v této oblasti. Analytická þást práce se nejprve zabývala souþasnou situací výroby (uspoĜádání pracovišĢ, materiálový tok, pracovníci). NáslednČ pak analýzou shromažćování a vyhodnocení dat ve výrobČ, což je nutné znát k celkovému vyhodnocení stavu pĜed implementací systému. PĜi analýze pĜestaveb, tedy pĜestavbových þasĤ, byly popsány a analyzovány jednotlivé kroky pĜestavby výrobní linky. Tyto etapy pĜestavby byly následnČ rozdČleny na ty, u nichž je zĜejmý potenciál pro þasovou úsporu (nahrátí nového dílu pĜes panel pĜedbloku, vložení vzorkové pružiny na pĜedblok a nastavení parametrĤ v poþítaþi, vložení vzorkové pružiny na studený blok a nastavení parametrĤ v poþítaþi) a na kroky bez možnosti jakékoliv úspory (napĜ. výmČna nástrojĤ na pĜedbloku). Následující þást popisovala jednotlivé kroky konceptu Ĝešení projektu, kterými jsou aplikace softwaru sbírajícího data z výroby, urþení poþtu výrobních zaĜízení (zde þtyĜi výrobní linky), dále stanovení struktury hardwarové konfigurace, kontrola sbČru dat s Ĝídicí jednotkou zaĜízení, kontrola komunikace MDE/BDE systémĤ s XPPS/SAP. Posléze byl vytvoĜen pĜesný þasový harmonogram, kde jsou veškeré potĜebné þinnosti
63
rozloženy do deseti mČsícĤ. Poté byly urþeny a spoþítány jednorázové náklady nutné pro implementaci, jež þiní celkovČ 70 050 €. RoþnČ pak náklady na údržbu systému pĜedstavují 6 664 €. Další þást práce Ĝešila konkrétnČ zkrácení pĜestavbových þasĤ, kde bylo zjištČno, že celková doba pĜestavby linky bude trvat po optimalizaci 21,5 min. oproti pĤvodním 25,1 min., což pĜedstavuje úsporu 14,3 %. Na jedné pĜestavbČ linky ušetĜíme tedy 3,6 minut, což se odrazí na poþtu zhotovených výrobkĤ. Pro zhodnocení ekonomického pĜínosu byla vytvoĜena tabulka s veškerými údaji pro výpoþet finanþní úspory. Na základČ tČchto dat jsme byli schopni vypoþítat þasovou úsporu na všech pĜestavbách u všech þtyĜ linek za rok, což þiní 18 000 min., tedy 300 hodin. Dále jsme zjistili poþet navíc vyrobených kusĤ za hodinu (573 ks) a poté byla urþena celková roþní úspora množství výrobkĤ, jež þinila 172 020 ks brutto. Po odeþtení šrotové kvóty a plánovaného pomČrného þasu jsme získali netto úsporu 158 258 ks. Pomocí výsledku þisté úspory výrobkĤ jsme spoþítali celkovou roþní úsporu, která þiní 680 511 €. Na základČ provedených výpoþtĤ jsme zjistili, že se investice do implementace MES systému vrátí za 32 výrobních dní. Co se týká mimoekonomických pĜínosĤ, mĤžeme jmenovat úsporu þasu pĜi analýze dat, propojení výrobních dat s ERP systémem, zlepšení plánování kapacity výrobního zaĜízení a spotĜeby výrobních prostĜedkĤ. ObecnČ tedy MES systém optimalizuje výrobní procesy, což vede k úsporám þasovým i finanþním a uvážíme-li rozsah produkce spoleþnosti, jeví se zavedení systému MES do výroby jako úþelné.
64
SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJģ Literatura: BADAL, T., 2015. HospodáĜská informatika. 1. vyd. Brno: Mendelova univerzita v BrnČ, s. 164. ISBN 978-80-7509-224-3. BUJNA, T., MÜLLER, D., BLOUDEK, J., KUBÁTOVÁ, S., 2015. Spojovat þi rozdČ-
lovat? 1. vyd. Praha: Management TC, s. 251. ISBN 978-80-7261-278-9. HORKÝ, V., 2012. Podnikové informaþní systémy. 1. vyd. TĜebíþ: Vivat Academia, s. 109. ISBN 978-80-87385-13-5. CHROMIAKOVÁ, F., RAJNOHA, R. 2011. ěízení a organizace výrobních procesĤ. 1. vyd. Žilina: GEORG, s. 139. ISBN 978-80-89401-26-0. JUROVÁ, M., 2011. ěízení výroby. 1. vyd. Brno: Cerm, s. 219. ISBN 978-80-2144370-9. JUROVÁ, M., 2013. Výrobní procesy Ĝízené logistikou. 1. vyd. Brno: BizBooks, s. 260. ISBN 978-80-265-0059-9. KAVAN, M., 2002. Výrobní a provozní management. 1. vyd. Praha: Grada, s. 424. ISBN 80-247-0199-5. KEěKOVSKÝ, M.,VALSA,O., 2012. Moderní pĜístupy k Ĝízení výroby. 3. vyd. Praha: C.H.Beck, s. 154. ISBN 978-80-7179-319-9. KOŠTURIAK, J., FROLÍK, Z. a kol., 2006. Štíhlý a inovativní podnik. 1. vyd. Praha: Alfa Publishing, s. 240. ISBN 80-86851-38-9. MACHÁTOVÁ, A., 2008. ěízení výroby. 1. vyd. Liberec: Technická univerzita Liberec, s. 158. MYŠÍK, J., 2010. Hodnocení efektĤ pĜi zavedení nebo inovaci informaþního systému
v podniku. 1. vyd. Ostrava: Key Publishing, s. 55. ISBN 978-80-7418-059-0.
65
POýTA, J., 2012. ěízení výrobních procesĤ. 1. vyd. Ostrava: Vysoká škola báĖská, s. 92. ISBN 978-80-248-2589-2.
ěEPA,
V.,
2007.
Podnikové
procesy.
2.
vyd.
Praha:
Grada
Publishing,
s. 288. ISBN 978-80-247-2252-8. ŠTEKER, K., 2010. Informaþní systémy podnikĤ a jejich praktická aplikace pro Ĝízení
ekonomického procesu. 1. vyd. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve ZlínČ, s. 40. ISBN 97880-7454-067-7. ŠTEKER, K., 2011. ěízení ekonomického procesu podniku pomocí informaþních systé-
mĤ. 1. vyd. Žilina: Georg, s. 117. ISBN 978-80-89401-55-0. ŠULOVÁ, D., 2009. Metody plánování a Ĝízení výroby v podnikových informaþních
systémech a jejich uplatnČní pĜi Ĝízení výrobního procesu. 1. vyd. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve ZlínČ, s. 47. ISBN 978-80-7454-063-9. TOMEK, G., VÁVROVÁ, V., 2014. Integrované Ĝízení výroby. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, s. 368. ISBN 978-80-247-4486-5. TOMEK, G., VÁVROVÁ, V., 2007. ěízení výroby a nákupu. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, s. 384. ISBN 978-80-247-1479-0. VYTLAýIL, M., MAŠÍN, I., STANċK, M., 1997. Podnik svČtové tĜídy. 1. vyd. Liberec: Institut prĤmyslového inženýrství, s. 276. ISBN 80-902235-1-6.
Internetové zdroje: Lean.
Leancompany.cz
[online,
citováno
29.
Ĝíjna
2015].
Dostupné
z:
http://www.leancompany.cz/historie.html MES: Das Handwerkszeug zur Fertigungsoptimierung. Industrieinformatik.com [online, citováno 3. bĜezna 2016]. Dostupné z: http://www.industrieinformatik.com/de/produkte/mes/was-ist-mes.html
66
MES: Manufacturing Execution System. Psipenta.de [online, citováno 10. Ĝíjna 2015]. Dostupné z: http://www.psipenta.de/de/mes/manufacturing-execution-system/ MES implementace. Competence-site.de [online, citováno 11. kvČtna 2016]. Dostupné z: http://www.competence-site.de/vorteile-einer-erp-mes-integration/ Systémy sledování výroby. Mmspektrum.com [online, citováno 9. þervna 2015]. Dostupné z: http://www.mmspektrum.com/clanek/systemy-sledovani-vyroby-a-traceability
Interní materiály: Interní materiály spoleþnosti Industrie Informatik GmbH Interní materiály spoleþnosti Welzel s.r.o. Konzultace s vedoucím výroby
67
SEZNAM ZKRATEK Zkratka
Název
VysvČtlení
BDE
Betriebsdatenerfassung
SbČr výrobních dat
BI
Business Intelligence
Procesy a technologie, jejichž cílem je podporovat rozhodovací
procesy
ve
spoleþnosti CEZ
Celková efektivnost zaĜí- Celková efektivnost zaĜízení
CRM
zení
Customer
Relationship Systém obsluhující procesy, smČĜované k zákazní-
Management
k Ĥm EIS
Executive Information Sys- Informaþní
HPP
pro
vrcholové Ĝízení
tems ERP
systémy
Enterprise Resource Plan- Systém pro Ĝízení interních ning
procesĤ ve spoleþnosti
High Performance Process
Výrobní proces napČĢového tryskání
HFP
Hot Fine Process
Výrobní proces jemného tryskání
GEFF
Gesamtanlageeffizienz
Ukazatel výkonnosti zaĜízení
KPI
Key Performance Indicati- Ukazatele pro urþení výkonnosti spoleþnosti
ors MCS
Manufacturing
Control Výrobní kontrolní systémy
Systems MDE
Maschinendatenerfassung
MES
Manfacturing
SbČr strojových dat
Execution Výrobní informaþní systém
System MESA
Manufacturing
Enterprise Asociace
Solutions Association
68
informaþních
výrobních systémĤ
MIS
Information Informaþní
Management
pro
Ĝízení
Systems OEE
systémy
Equipment Celková efektivita zaĜízení
Overall Effectiveness
OPC
OLE for processs control
Server
sbČr
pro
dat
z výrobních linek PLC
Programmable Logic Con- Programovatelný troller
REFA
logický
automat
Reichsausschuss
für OddČlení spoleþnosti zabý-
Arbeitszeitermittlung
vající a
se
normováním
optimalizací
procesĤ
ve výrobČ SAP
Anwendung, Informaþní systém ERP
Systeme, Produkte
SCM
Supply Chain Management
Systém Ĝídící dodavatelský
ĜetČzec TPM
Total Productive Mainte- TotálnČ produktivní údržba nance
TPS
Toyota Production System
Toyota výrobní systém
WIP
Work in proces
ýásteþnČ hotové výrobky þekající na dokonþení
XPPS
Xerox Partner Print Servi- Informaþní systém ERP ces
69
SEZNAM OBRÁZKģ Obrázek þ. 1: Schéma pracovního procesu ...................................................................13 Obrázek þ. 2: Základní prvky TPM ..............................................................................14 Obrázek þ. 3: Schéma automatizace provozu ...............................................................15 Obrázek þ. 4: Ukázka protokĤ z MES ..........................................................................19 Obrázek þ. 5: Princip fungování MES systému ............................................................22 Obrázek þ. 6: Hierarchie MES .....................................................................................26 Obrázek þ. 7: PĜehled vinutých pružin .........................................................................27 Obrázek þ. 8: UskladnČný materiál ..............................................................................27 Obrázek þ. 9: HPP (High Performance Process)...........................................................33 Obrázek þ. 10: HFP (Hot Fine Process) .......................................................................33 Obrázek þ. 11: Technologické uspoĜádání pracovištČ ...................................................34 Obrázek þ. 12: PĜedmČté uspoĜádání pracovištČ ...........................................................34 Obrázek þ. 13: Automatizovaná výrobní linka na výrobu pružin ..................................35 Obrázek þ. 14: UspoĜádání haly pružin ........................................................................36 Obrázek þ. 15: Manipulace ve výrobČ ..........................................................................37 Obrázek þ. 16: Lakování ..............................................................................................37 Obrázek þ. 17: Zabalené pružiny .................................................................................38 Obrázek þ. 18: Software na plánování jednotlivých úkonĤ na lince ..............................48 Obrázek þ. 19: Zachycení výrobních dat ......................................................................51 Obrázek þ. 20: Server Oracle .......................................................................................52 Obrázek þ. 21: Dashboard............................................................................................53
70
SEZNAM TABULEK Tabulka þ. 1: Typy prostojĤ .........................................................................................39 Tabulka þ. 2: ýasový fond ...........................................................................................40 Tabulka þ. 3: PĜestavba linky .......................................................................................43 Tabulka þ. 4: ýasový harmonogram ............................................................................49 Tabulka þ. 5: PĜehled nákladĤ pro zavedení MES ........................................................50 Tabulka þ. 6: PĜestavba linky s þasovou optimalizací ...................................................54 Tabulka þ. 7: PĜehled výroby a pĜestaveb 5-12/2015 // 1-4/2016 ..................................57
SEZNAM GRAFģ Graf þ. 1: Podíl zamČstnancĤ Welzel ve svČtČ ..............................................................30 Graf þ. 2: Objem pružin v letech 2005 – 2015..............................................................32 Graf þ. 3: OEE .............................................................................................................41
SEZNAM PěÍLOH PĜíloha 1: PĜestavba linky PĜíloha 2: PĜestavba linky po optimalizaci
71
PĜíloha 1: PĜestavba linky
72
PĜíloha 2: PĜestavba linky po optimalizaci
73