Gépállítás a valóságban

A MES rendszerek marketingje az optimalizálást helyezi a középpontba. A meglévő termelésirányítási rendszerek elsősorban két elemre szoktak optimalizálni, a gépállításra és az összevárásra. A gépállítás esetén a termelés azért áll, mert a gépen vagy szerszámot cserélünk vagy működési paramétereket állítunk be, az összevárás esetén viszont azért, mert a megelőző munkahelyeken még nem készült el a megmunkálandó munkadarab. Az optimalizálás azért lehetséges, mert a feladatok megfelelő sorrendbe állításával ezek az idők csökkenthetők.

Optimalizálási célfüggvény a gyártási módtól függően másként is megfogalmazható. Sőt, van olyan gyártás, ahol sem gépállítás sem összevárás nincs, de olyan is, ahol fontosabb szempontok vannak, pl. készletszint minimalizálás vagy gyártási tárolóhely minimalizálás. Azonban a tipikus célfüggvények egy része kompatibilis a fenti két céllal, legfeljebb másképpen van megfogalmazva, pl. működési idő maximalizálása, kieső idő minimalizálása, a költségek minimalizálása stb.

Az optimalizáláskor használt modellek azonban jelentősen eltérhetnek a valóságos gyártástól, ezért nézzünk meg egy-két működő gyártási eljárást.

A gépbeállítás kérdése

Egy termék előállításának menetét a technológia határozza, meg, amely egy műveletekből és anyagokból (és sok minden másból) álló jegyzék. Ezek arányos műveletek, azaz tíz termékhez tízszer annyi idő és anyag szűkségen, mint ami a listán van.
A gépállítás kezelésére egy speciális művelet szolgál, amelyet a rendszerek önálló időnormával rendelkező műveletként kezelnek. Azért önálló művelet és nem Ráállás mert mérni akarjuk a teljesítési idejét. Ezt a műveletet egyszer, a gyártási sorozat előtt kell elvégezni. Mi erre a speciális műveletre a „Batch művelet” kifejezést használjuk és önálló műveletosztályként kezeljük.
Ez a modell azonban nagyon távol van a valóságtól.

Egy vevőorientált módon működő gyár mindig igyekszik egyedi termékek helyett termékportfóliókkal dolgozni, tehát ugyanazt a terméket más-más variációban is gyártani. Ezzel növekszik a kínálat és csökken az egy termékre eső termék tervezési és technologizálási költség.
Ezért bevezettük a Termékosztály fogalmat, amely azoknak a termékeknek a halmaza, amelyek azonos technológiával gyárthatóak, csak bizonyos pontokon anyagok (vagy arányos műveletek) minőségben vagy normában eltérnek. Egy termékosztályt alkotnak pl. az azonos méretű, de eltérő színű papírtáskák vagy egy eltérő teljesítményű, de azonos konstrukciójú kazánsorozat stb. A jó portfólió azt is biztosítja, hogy vannak hasonló termékosztályok is. Ezeket Termékfőosztályokba soroljuk. Egy termékfőosztályt alkotnak pl. az azonos mechanikával szerelt irodai székek termékosztályai.
Ennek megfelelően egy alap ütemezés az alábbiak szerint néz ki.

Rögtön itt az egyik nagy hiányosság, még a vagonokat és a repülőgépeket sem egyesével gyártják, hanem gyártási egységeket képeznek. Ezeket valamilyen logisztikai eszközzel fogják össze (kocsi, rakonca, tálca stb.) és így vonulnak végig a gyártósoron. A gyártási egységek megmunkálása előtt egy adott feladatot vagy feladatcsoportot el kell végezni, de csak egységenként egyszer. Ez annyiszor lesz elvégezve, ahány gyártási egységre bomlott a tétel. Ez a művelt lehet akár anyagmozgatás, a munkakörnyezet tisztítása is, ki és bepakolás vagy bármi más. Ezt csak akkor kell önálló műveletbe helyezni, ha mérni is akarjuk. Általában nem akarjuk, így csak azért eleme a modellnek, hogy a kísérő tevékenységeket leválasztva a gyártásról pontosabb képet kapjuk a normáról.
A gépek, eszközök beállítását, a szerszámcserét viszont elegendő egyszer, a gyártási sorozat előtt elvégezni. Ez a batch művelet. A „batch művelet” csak a művelet osztálya, a műveletek olyan nevet kell adni, amely utal arra, hogy a gépbeállítás hogyan történik, a művelet leírása meg pontosan megadja a beállítás vagy szerszámcsere menetét.
A batch műveletet tehát a teljes sorozat előtt egyszer el kell végezni és mérni kell a műveleti időt is. (Egy termék azonos körülmények közötti legyártását jelöljük a batch kifejezéssel, azaz a batch mindig csak egy fajta terméket tartalmaz.)

Ha a batcheket az osztályok szerint rendezve gyártjuk le, akkor az osztályhoz tartozó batch műveleteket sem kell elvégezni, ugyanis a gép beállítása az első osztály előtt megtörténik.

Ilyenkor a technológiában megadott batch művelet lép elő osztályműveleté.

Ha pedig a batcheket osztályonként rendezzük el és bevezetjük a főosztály szintű gépállítást, akkor az osztályok között sem kell már gépállítást vagy szerszámcserét végezni.

Ha a gyártást főosztályok szerint rendezzük, akkor az osztályok előtti gépállítás függeni fog attól, hogy milyen műveletről milyen műveltre kell átállni. Azaz a gépállítás a valóságban nem egy skalármennyiség hanem G_ij mátrix.
A kérdés nem bagatellizálható el, mert pl. egy KORO gép esetén ez az érték 10 perc és tizenkét óra között változott.
Nem nehéz belátni, hogy az alapmegoldás és a valóság között hatalmas különbség is lehet. A termékosztály műveletek bevezetésével nem csak a valósághoz állunk közel, de nem is optimalizáltunk csak rendeztünk.

Tehát amikor egy rendszer esetében – amelyiknél bevezették a skalár gépállítást – azt írja a marketing bumáska, hogy ezzel megteremtették a lehetőséget mindenfajta gyártás leírására, akkor nyomban befekhetünk az öt török és az öt görög közé a földön hömpörögni a röhögéstől.
Azt kell megérteni, hogy az ehhez hasonló optimalizálási feladatot – amihez a termelésirányítási rendszerek többsége hozzá sem tud szólni – egy gyakorlott termelésprogramozó rutinból simán megold.
Valójában annyi sem írható le, hogy a rendszer jól kezeli a gépállítási feladatokat azokban az esetekben, amikor a műveletek közötti gépállítás egy darab beállítási értékkel leírható, mert ha két azonos osztálybeli termék egymás után kerül, akkor már nem is kell gépállítás. Ilyenkor magát a műveletet a munkatársak szó nélkül kihagyják hiába van előírva, de az összevárási sor kezdőértékei sérülnek. Ezt pl. a fent említett APS úgy oldja meg, hogy ~percenként elindít egy „Buldózer” műveletet és aktualizálja az időértékeket.

Néhány ezer vagy tízezer termék esetén esély sincs rá, hogy a gépállítási mátrixot a tervezési fázisban meg lehessen adni. Megadhatunk viszont egy alapértelmezett értéket, amely a gép alapállapotából történt beállítási ideje lesz. A műveletek során viszont naplózzuk a tény időket, tehát egy bizonyos idő után tudni fogjuk a valós gépállítási idők átlagát is. Eztán már ezeket vagy ezeknek egy szabványosított értéket használhatjuk. A szabványosításra azért van szükség, mert a magukra hagyott munkatársak leleménye lenyűgöző tud lenni és simán „kinyújtják” a normákat.

Ez pl. így nézhet ki:

A művelet neve                                           Norma
KORO-II gépállítás 240x90x180-ra   360 perc

Azaz ezt a gépet az alapállapotról 6 óra alatt lehet a megadott méretre beállítani, ahol a „KORO-II gépállítás 240x90x180-ra” a batch osztályú művelet neve.

Erről                                                          Erre         __                                                          Átlag            Norma
KORO-II gépállítás 240x90x350-re   KORO-II gépállítás 240x90x180-ra          220 perc        200 perc

Ha 350-es méret volt az utolsó beállítás, akkor elegendő 220 perc is.

Ez a tábla a „Norma” miatt nem redundáns. A normát a szórások alapján kézzel (vagy egy szabállyal) állíthatjuk be. Addig a műveleti idő alapértelmezése az „Átlag” értéke lesz.

Azt kell megérteni, hogy az ehhez hasonló optimalizálási feladatot – amihez a termelésirányítási rendszerek többsége hozzá sem tud szólni – egy gyakorlott termelésprogramozó rutinból simán megold.

Látható tehát, hogy tudunk optimalizálni, van bonyolult de pontos megoldásunk és van közelítő megoldásunk is. Nagyon fontos, hogy jól mérjük fel az igényeket, mert a pontos megoldást nehéz üzemben tartani és drága viszont könnyű dolgozni vele, míg az egyszerű megoldást könnyű üzemben tartani és olcsó, de nagy terhet ró a napi munkában a munkatársakra.
Az is érezhető, hogy az optimalizálással hatalmas hatékonyság növekedés mutatható ki. És bizony ezt ki is szoktuk mutatni.

Mi akkor a baj? Hát, baj, az van!
Egy termék átfutási ideje ezen a gépszörnyetegen néhány másodperc. Az átlagos magyar rendelés néhány óra vagy nap alatt lefutott és a termék olcsó. A további műveletek ugyan jelentős időt igényeltek, de ez a gép a munkaidő zömében vagy áll vagy éppen gépállítás folyik rajta. Az állási költsége viszont magas.

Itt stratégiai hiba volt.
Ez a gyártás nem történhet PULL (vevőorientált) rendszerben, hibás volt a csoportos gyártás kialakítása, hiba volt Budapestre telepíteni és hiba volt a magyar igényekre alapozni. Ilyen körülmények között az optimalizálása olyan mintha gyógyítás gyanánt a fekete-himlős beteget kisminkelném.

Ehhez a termékhez PUSH rendszerű (tömeg)gyártás tartozik, amely egészen más szervezést és értékesítést igényel. A PUSH és PULL értékesítés nem csereszabatos, az átállás szinte megoldhatatlan (teljes állománycsere nélkül). A PUSH gyártáshoz hatalmas raktárkapacitás szükséges, ami csak vidéken van. A gépet üzemi gyártás rendszerben kell működtetni (Daisy Chan rendszerben képtelenség egy ilyen monstrumot használni). A termékosztályok kialakítása után a portfóliót meg kell rövidíteni és a Nyugat-európai igényekre kell alapozni.
Jó kérdés az lenne, hogyan alakulhat ki ilyen helyzet? Azt kell megértenünk, hogy nem személyi felelőst kell keresni. Ha visszaidézzük, hogy a nemzeti jövedelmünk felét 17 000 multi adja, a másik felét meg ~350 000 magyar cég, akkor biztosak lehetünk abban, hogy rengeteg ilyen cégünk van.
És ez nem lehet az egyének hibája.

Hátra van még a műveletek közötti holtidők minimalizálásának a kérdése.