Проектирование планировок завода для поддержки производственных процессов с учетом только последствий

Системы выделенной транспортировки (AGV, конвейеры и системы Power-and-Free)

Транспортное оборудование — это мышцы компоновки JIS. AGV набирают популярность, поскольку могут следовать динамическим путям и доставлять детали прямо на линию в правильном порядке. Однако их зарядные станции и направляющие пути должны быть интегрированы в компоновку, не мешая потоку материала. Накладные конвейеры без питания также отлично подходят для сохранения последовательности, так как они накапливают детали без давления и могут быть точно проиндексированы. Макет должен выделять четкие проходы для перемещения AGV и обеспечивать, чтобы конвейерные шпоры подавали непосредственно на сборочные станции.

Зондирование пола растения

Разделение установки на зоны, такие как прием, хранение секвенирования, предварительная сборка и окончательная сборка, снижает сложность и конфликтность трафика. Каждая зона имеет определенную цель и стандартные рабочие процедуры для обработки материалов. Для JIS зона секвенирования является ключевой; она может содержать несколько параллельных полос (например, полоса А для левой части, полоса В для правой части), которые сливаются в правильной точке. Зонинг также упрощает измерение производительности, поскольку каждая зона может быть оценена по точности последовательности и пропускной способности.

U-Shaped Assembly Lines (Линии сборки)

U-образные линии распространены в бережливом производстве, поскольку они минимизируют расстояния ходьбы и позволяют одному оператору обрабатывать несколько станций. В контексте JIS U-образная форма может быть ориентирована так, что открытие U обращено к зоне секвенирования. Это позволяет подавать части снаружи непосредственно во внутреннюю кривую U, уменьшая проезд. U также обеспечивает естественный визуальный доступ, поэтому операторы могут проверять предстоящую последовательность на мониторе, размещенном в центре.

Кросс-докинг и системы молочного пробега

Когда поставщики расположены за пределами площадки, перекрестные доки вблизи сборочной линии могут секвенировать входящие поставки. В этой модели компоновка завода включает выделенную зону перекрестных доков с временными полосами постановки. Входящие грузовики разгружаются, а детали сортируются в порядке последовательности с использованием алгоритма слияния (например, первый в первом в каждом варианте продукта). Затем маршрут пробега молока (поезд с фиксированным контуром) доставляет секвенированные части на сторону линии через определенные интервалы. Компоновка должна вмещать зарядную станцию или парковочную зону для поезда с буксиром и сортировочных стойок для перекрестных доков.

Подробные шаги по разработке планировки завода JIS

Проектирование макета с нуля или модернизация существующего объекта требует структурированного подхода. Ниже приведен пошаговый процесс, используемый ведущими специалистами по бережливому ведению бизнеса.

Шаг 1: Соберите данные о смеси продуктов, объемах и сложности последовательностей

Соберите информацию обо всех вариантах продукции, их наборе материалов и точной последовательности, в которой они производятся. Определите, какие компоненты являются критически важными последовательности (например, двигатель, сиденья, приборная панель) и которые могут рассматриваться как объемные предметы. Также обратите внимание на необходимую частоту доставки: некоторые детали могут потребоваться для доставки каждые 30 минут, другие каждые два часа. Эти данные приводят к размеру макета и конструкции потока.

Шаг 2: Составьте карту текущего потока материалов и определите отходы

Использование отображения потока значений (VSM) для документирования текущего потока материалов от приема до сборки. Выделить чрезмерные расстояния перемещения, точки повторного секвенирования и области заторов. Этот базовый уровень раскрывает возможности улучшения и устанавливает целевые показатели производительности для новой компоновки.

Шаг 3: Определите идеальный путь потока

Применять принципы оптимизации потока и близости. Нарисовать диаграмму спагетти, которая минимизирует расстояние перемещения для всех критически важных частей. Стремиться к прямолинейному или L-образному потоку от дока до линии. Если заводской след прямоугольный, рассмотрите возможность размещения доков на длинной стороне, прилегающей к линии. Используйте программное обеспечение для моделирования для тестирования различных вариантов пути и сравнения показателей, таких как среднее время перемещения и точность последовательности.

Шаг 4: Размер и расположение буфера секвенирования

Расчет необходимого размера буфера на основе количества вариантов и времени, необходимого для повторного использования. Например, если поставщик поставляет один раз в час, а сборочная линия потребляет 60 единиц в час, буфер должен содержать не менее 60 частей, но при сортировке последовательности могут потребоваться дополнительные полосы. Найдите буфер как можно ближе к точке использования, как правило, в пределах 10-20 метров от линии.

Шаг 5: Проектирование планировок рабочих станций внутри ячейки или линии

Каждая рабочая станция должна быть устроена так, чтобы обеспечить легкий доступ к секвенированным частям. Используйте теневые доски, наклонные стойки и гравитационные стойки, которые представляют детали в правильном порядке. Убедитесь, что оператор может добраться до следующей части без изгиба или растяжения. В автомобиле консоли часто размещаются на стороне движущейся линии, а секвенированные стойки скользят, чтобы идти в ногу с транспортным средством.

Шаг 6: Планирование оборудования для обработки материалов и путей

Выберите способы транспортировки, основанные на размере, весе и частоте доставки. Для тяжелых деталей подходят накладные силовые и безрежущие или AGV; для более мелких деталей достаточно гравитационных желобов или конвейерных лент. Проектируйте дорожки, которые будут выделены - маркировка полос с лентой пола или магнитными проводами - и избегайте конфликтов с пешеходными дорожками. Включите зоны безопасности для зарядки и обслуживания AGV.

Шаг 7: Внедрение визуального управления и устройств защиты от ошибок

Установите на щитах и на платах последовательности, и датчики пока-йога во всех критических точках передачи. Компоновка должна выделять место для этих устройств (например, полюс дисплея рядом со стойкой, козловое отверстие датчика над точкой слияния конвейера). Убедитесь, что оператор может видеть сигнал последовательности с рабочей станции, не поворачиваясь.

Шаг 8: имитировать, пилотировать и повторять

Перед тем, как приступить к выполнению постоянной компоновки, запустите моделирование для проверки времени цикла, точности последовательности и рабочих нагрузок оператора. Если возможно, протестируйте компоновку в пилотной зоне завода в течение нескольких недель. Используйте такие показатели, как «части, доставленные в правильной последовательности» и «время простоя из-за недостающих частей», чтобы измерить успех. Итерируйте до достижения целевых показателей производительности.

Преимущества оптимизированных планировок для JIS

Хорошо продуманная схема СИС обеспечивает ощутимые результаты, выходящие за рамки сокращения запасов. О следующих преимуществах обычно сообщают производители, которые реализуют эти принципы.

• Сокращение объема работ (WIP): Устранив буферное хранилище и доставив детали непосредственно на линию, WIP может упасть на 30-50%. Это освобождает капитал и площадь.
• Более высокая гибкость производства: Компоновка может вмещать изменения в модели без переоборудования. Например, если новый вариант транспортного средства требует другого типа сиденья, ячейка секвенирования может быть отрегулирована путем обновления логики выбора, а не перемещения стойки.
• Улучшенное качество: Более короткие пути перемещения материала уменьшают повреждение от множественной обработки. Кроме того, устройства, защищающие от ошибок, улавливают ошибки последовательности до того, как детали достигают линии, предотвращая дорогостоящую переработку.
• Быстрая перезагрузка и ускорение: Поскольку макет предназначен для быстрой настройки, новые вводы продуктов более плавные. Операторы уже обучены визуальной системе, и гибкий конвейер можно перепрограммировать, а не перестраивать.
• Расширенное сотрудничество с поставщиками: С доками, близкими к линии, и возможностями перекрестной стыковки поставщики могут доставлять секвенированные детали в короткие сроки, сокращая время выполнения заказа по всей цепочке поставок.

Количественные примеры из автомобильной промышленности: Toyota добилась 40%-го сокращения запасов на своем заводе в Кентукки после реорганизации компоновки для поддержки JIS для сидений и бамперов. Фабрика Tesla Fremont использует AGV, которые поставляют детали последовательно непосредственно с маршаллингового двора, что приводит к увеличению пропускной способности на 25% во время наращивания Model 3. Эти результаты подчеркивают роль компоновки как конкурентного рычага.

Проблемы и стратегии смягчения

Несмотря на явные преимущества, разработка схемы СИС не лишена препятствий. Общие проблемы включают высокие первоначальные капиталовложения, устойчивость к изменениям со стороны операторов и руководителей и сложность поддержания точности последовательности во время сбоев в работе поставщиков.

Капитальные инвестиции: Конвейерные системы, AGV и секвенирующие стойки требуют авансовых расходов. Смягчить, поэтапно реализуя: начать с зоны с высоким воздействием (например, зоны секвенирования сидений) и постепенно расширять. Используйте бережливые принципы для оправдания инвестиций на основе сокращения запасов и повышения производительности.

Сопротивление изменениям: Операторы, привыкшие к набору или массовым поставкам, могут скептически относиться к более жесткой дисциплине. Решать эту проблему с помощью обучения, видимых пилотов и привлечения операторов к проектированию макета. Когда они видят, что новая компоновка уменьшает ходьбу и поиск, бай-ин улучшается.

Переменная поставщика: JIS полагается на поставщиков, предоставляющих вовремя и последовательно. Если поставщик терпит неудачу, линия останавливается. Построить устойчивость с помощью кросс-обучения инженеров качества поставщика, создание резервных полос для некритических деталей и переговоры о буферах времени в контрактах поставщиков (например, 2-часовое окно). Сам макет может включать в себя аварийную буферную зону — небольшую стойку общих деталей, которые могут временно заменить отсутствующую последовательность деталей.

Интеграция Индустрии 4.0 в JIS-планы

Прогресс в направлении интеллектуального производства предлагает новые инструменты для улучшения компоновок JIS. Системы определения местоположения в реальном времени (RTLS) могут отслеживать детали по всей установке, обеспечивая цифровую проверку последовательности. Алгоритмы машинного обучения могут прогнозировать ошибки последовательности до их возникновения путем анализа шаблонов потока и данных датчиков. Такие системы требуют, чтобы макет был разработан с учетом инфраструктуры датчиков - выделенные потолочные крепления для сверхширокополосных маяков, антенных ворот RFID на границах зоны и кабеля данных для серверов.

Цифровые двойники компоновки позволяют непрерывное моделирование и оптимизацию. При изменении графика производства цифровой двойник может перенаправить AGV или настроить скорости конвейера для поддержания целостности последовательности. Физическая компоновка должна поддерживать рекомендации цифрового двойника; например, если близнец предлагает добавить обходную полосу, компоновка должна иметь пространство для его установки.

Сотрудничающие роботы (коботы) также могут помочь в секвенировании, выбирая детали из объемной доставки и помещая их в правильном порядке на стойку. Макет должен выделять ячейку кобота вблизи зоны секвенирования, с питанием и сетевыми подключениями. Эти технологии не являются заменой для звуковой компоновки дизайна, а усилители, которые умножают преимущества хорошего потока и близости.

Заключение

Проектирование планировки завода для поддержки производства по принципу «точно в последовательности» является стратегической инвестицией, которая приносит дивиденды в эффективности, качестве и гибкости. Придерживаясь основных принципов — оптимизации потока, близости к поставщику, гибкости, четкого секвенирования и защиты от ошибок — и реализации проверенных стратегий, таких как производство сотовой связи, адаптация канбана и передача на основе AGV, производители могут создавать объекты, которые выполняют производство на основе последовательностей с минимальными отходами. Процесс требует тщательного анализа данных, моделирования и итеративной уточнения, но результаты стоят усилий: снижение запасов, более быстрое время отклика и более сильная конкурентная позиция.

По мере того, как производство движется к большей автоматизации и интеграции данных в режиме реального времени, важность продуманной компоновки JIS только растет. Завод будущего сможет динамически адаптировать свою последовательность на основе заказов клиентов, статуса поставщика и доступности машины, но только если физическая компоновка разработана с учетом этой гибкости. Начните сегодня, оценивая свою текущую компоновку в соответствии с принципами, изложенными здесь, и сделайте первые шаги к оптимизированному для секвенирования заводу.

Для дальнейшего чтения по бережливому дизайну макета см. Ресурсы Института бережливого предприятия по производству сотовой связи и канбану. Для тематических исследований JIS в автомобильной промышленности Журнал производственных систем опубликовал несколько статей. Практическое руководство по дизайну макета на основе моделирования доступно из Anylogic отраслевого блога.