Czym jest proces technologiczny w przedsiębiorstwie i jak go zaplanować?

Proces technologiczny to ta część produkcji, w której przedmiot pracy zmienia kształt, wymiary, własności lub skład, i tylko dla niej da się znormować czas operacji. Transport, bufory i kontrola też zajmują czas, ale mieszczą się w cyklu produkcyjnym, więc planuje się je osobno. Zaplanować proces technologiczny znaczy ułożyć marszrutę z normami, w których czas jednostkowy i czas przygotowawczo-zakończeniowy są zapisane osobno, a następnie sprawdzić obciążenie stanowisk, zanim wybierze się wariant technologii.

Proces technologiczny w przedsiębiorstwie: gdzie kończy się technologia, a zaczyna produkcja

Rozróżnienie między procesem technologicznym a produkcyjnym wygląda na akademickie, dopóki nie trzeba obiecać klientowi terminu. Przewóz detalu z obrabiarki na szlifierkę, postój w buforze przed kontrolą czy oczekiwanie na wolny wózek nie zmieniają przedmiotu pracy. Nie należą więc do procesu technologicznego i nie ma ich w normie operacji, ale zajmują czas w cyklu produkcyjnym. Firma, która liczy termin jako sumę czasów obróbki, obiecuje zwykle zbyt krótko, bo pomija wszystko, co dzieje się między operacjami. Dlatego planuje się dwie warstwy. Pierwsza to czasy technologiczne, które da się znormować. Druga to czas cyklu, w którym doliczone są transport, kolejki i kontrola.

Z tej samej przyczyny liczy się podział na operacje i zabiegi, bo od niego zależy, do którego stanowiska trafi obciążenie. Operacja to część procesu wykonywana na jednym stanowisku, bez przerwy i w jednym ustawieniu. Zabieg to jej najmniejsza część, na przykład jedno przejście narzędzia czy jedno wiercenie. Podział na zabiegi pomaga przy opisie i doborze narzędzi, ale normuje się i obciąża operacje, bo to one przypisane są do stanowiska, a pojemność produkcyjna istnieje tylko na stanowiskach. Operacja opisana „dla wygody” w jednym wierszu, a w rzeczywistości rozbita na dwie maszyny, ukrywa obciążenie jednej z nich. Granice operacji wyznacza więc stanowisko, nie to, jak wygodnie napisać kartę.

Karta technologiczna jako nośnik norm

Karta technologiczna zbiera operacje w kolejności wykonania, wskazuje stanowisko, narzędzia i parametry, a w dobrze prowadzonej firmie także normy czasu. Karta bez norm jest opisem, a nie planem. Dowód jest prosty. Bez czasu jednostkowego i czasu przygotowawczo-zakończeniowego nie policzysz, ile sztuk stanowisko wykona w zmianie, więc nie sprawdzisz, czy marszruta w ogóle mieści się w fundusie czasu pracy. Opisowa karta pozwala co najwyżej powtórzyć wyrób, ale nie pozwala przewidzieć, kiedy będzie gotowy.

Z tego wynika kolejność pracy nad procesem. Najpierw zestawia się warianty technologii, bo ten sam detal da się często wykonać dwiema lub trzema drogami. Potem układa się marszrutę dla każdego z nich, następnie wylicza normy, a dopiero na końcu sprawdza obciążenie stanowisk. Wybór wariantu należy do ostatniego kroku, nie do pierwszego. Technologia najtańsza na papierze trafia czasem na stanowisko, które i tak jest zajęte, i okazuje się najdroższa, bo wydłuża kolejki w całym zakładzie. Wariant wybiera się więc po policzeniu obciążenia, nie przed nim.

Normowanie czasu w procesie technologicznym: czas jednostkowy i przygotowawczo-zakończeniowy

Norma czasu operacji składa się z dwóch części o zupełnie innym charakterze. Czas jednostkowy tj dotyczy jednej sztuki i obejmuje czas główny (praca narzędzia lub urządzenia nad przedmiotem), czas pomocniczy (zamocowanie, zdjęcie, pomiar), czas obsługi stanowiska i przerwy na potrzeby pracownika. Czas przygotowawczo-zakończeniowy tpz ponosi się raz na partię: odbiór dokumentacji i narzędzi, ustawienie maszyny, próbna sztuka, a po skończeniu zdanie stanowiska. Norma na partię liczy się zatem jako T = tpz + n · tj, gdzie n to liczebność partii.

Błąd, który zniekształca plan najmocniej, polega na wliczeniu tpz do tj „na średnią”. Taka norma jest prawdziwa tylko dla jednej wielkości partii. Weźmy toczenie, dla którego przyjmujemy tj = 2,5 min i tpz = 45 min (założenia ilustracyjne, nie dane z konkretnego zakładu). Przy partii 100 sztuk norma wynosi 45 + 100 · 2,5 = 295 min, czyli 2,95 min na sztukę. Przy partii 20 sztuk jest to 45 + 20 · 2,5 = 95 min, czyli 4,75 min na sztukę. Ta sama operacja pochłania więc o 61% więcej czasu na sztukę tylko dlatego, że partia jest mniejsza. Norma ze średnią wliczoną w tj nie pokazałaby tej różnicy.

Dlatego tj i tpz zapisuje się osobno i dopiero w planie łączy w czas jednostkowy zredukowany tj + tpz/n dla konkretnej partii. W karcie technologicznej lądują dwie liczby, a plan produkcji sam dobiera wielkość partii, która ma sens. Tak zbudowana norma pozwala też uczciwie odpowiedzieć na pytanie, czy opłaca się zamówić jeszcze jedną partię próbną, czy lepiej połączyć dwa zlecenia.

Wąskie gardło w marszrucie: jak sprawdzić obciążenie stanowisk

Marszruta jest tak szybka, jak jej najwolniejsza operacja liczona z uwzględnieniem tpz. Procedura weryfikacji jest krótka. Dla każdej operacji dzielisz efektywny fundusz czasu stanowiska przez czas jednostkowy zredukowany i dostajesz zdolność produkcyjną na zmianę. Potem porównujesz ją z zapotrzebowaniem i wyliczasz stopień obciążenia. Stanowisko, które jako pierwsze przekracza 100%, jest wąskim gardłem. Nie chodzi o to, że ma najdłuższe tj, bo przy małych partiach o miejscu w rankingu często decyduje tpz.

Przykład z założeniami: fundusz czasu na zmianę 450 min, partia 100 sztuk, zapotrzebowanie 140 sztuk na zmianę. Toczenie (tj = 2,5 min, tpz = 45 min) daje 2,95 min na sztukę, czyli zdolność ok. 152 sztuk i obciążenie około 92%. Frezowanie (tj = 3,0 min, tpz = 30 min) daje 3,30 min na sztukę, zdolność ok. 136 sztuk i obciążenie około 103%. Szlifowanie (tj = 1,8 min, tpz = 20 min) daje 2,00 min na sztukę, zdolność 225 sztuk i obciążenie około 62%. Wąskim gardłem jest frezowanie, choć to toczenie ma najdłuższy tpz. Przy tych liczbach szlifierka przez prawie połowę zmiany czeka, a plan zakładu zależy od jednej frezarki.

Wynik sprawdza się więc, zanim marszruta trafi do realizacji, i wraca do technologa jako pytanie, a nie jako polecenie. Wąskie gardło można przesunąć (przenieść część zabiegów na mniej obciążone stanowisko), poszerzyć (drugie stanowisko lub skrócenie tpz) albo zaakceptować i zabezpieczyć buforem przed nim. Każda z tych opcji ma inny koszt, a wybrać ją może tylko ktoś, kto widzi pełną marszrutę.

Takt gniazda i macierz przezbrojeń przy planowaniu procesu technologicznego

Takt gniazda roboczego to czas, w jakim gniazdo ma wypuszczać kolejną sztukę, aby sprostać zapotrzebowaniu. Wylicza się go dzieląc fundusz czasu przez planowaną liczbę sztuk. Gniazdo jest zbilansowane, gdy jego rzeczywisty czas na sztukę, już z doliczonym przezbrojeniem, nie przekracza taktu. Przy produkcji kilku wyrobów na jednym gnieździe tpz przestaje być stałą, bo zależy od tego, co było produkowane przed chwilą. Dlatego potrzebna jest macierz przezbrojeń, czyli zestawienie czasów przejścia z wyrobu i na wyrób j.

Weźmy trzy wyroby A, B i C z czasami przezbrojenia w minutach (założenia ilustracyjne): A→B 20, A→C 50, B→A 25, B→C 15, C→A 45, C→B 20. Cykl A–B–C–A kosztuje 20 + 15 + 45 = 80 min przezbrojeń. Cykl A–C–B–A kosztuje 50 + 20 + 25 = 95 min. Samo odwrócenie kolejności daje różnicę 15 min na cykl, bez zmiany maszyny i bez zmiany technologii. Takiej różnicy nie widać, gdy w karcie jest jedna wartość tpz dla wyrobu.

Jeśli gniazdo przekracza takt, najpierw układa się kolejność partii według macierzy, a dopiero potem sięga po większe partie, skracanie przezbrojeń czy dodatkowe stanowisko. Bilansowanie taktów gniazd zamyka cały proces planowania: karta technologiczna daje operacje, normy dają czasy, sprawdzenie obciążenia wskazuje wąskie gardło, a macierz przezbrojeń pozwala je zmniejszyć bez nakładów.

W procesie przygotowania tekstu korzystaliśmy z narzędzi generatywnej AI. Przed publikacją artykuł sprawdziła i zweryfikowała redakcja.