Så identifierar du flaskhalsar i produktionen

Precis som en kedja är lika stark som sin svagaste länk är en produktionslinje bara så snabb som sin långsammaste operation.

Därför behöver du veta vad som begränsar hela produktionslinjens produktionsvolym innan du specificerar en uppgradering av utrustningen. När du vet hur du identifierar flaskhalsar i produktionen blir det lättare att utforma projektunderlaget, från det område som ska undersökas till den förväntade prestandan efter installationen.

Flaskhalsanalys i produktionen hjälper till att koppla det som händer vid enskilda maskiner till den produktionsvolym som linjen uppnår. En maskin som väntar på delar och en kö som byggs upp någon annanstans kan vara tecken på samma begränsning.

Genom att förstå sambandet får tillverkare ett bättre underlag för att avgöra var de ska investera.

Den här illustrativa fallstudien följer fyra tänkta tillverkningsprocesser, A, B, C och D. Den använder en flaskhalsvandring för att identifiera en återkommande begränsning och förklara hur resultaten kan vägleda ett projekt för att förbättra utrustningen.

Exemplet visar resonemanget; det beskriver inte en genomförd kundinstallation eller uppmätta produktionsökningar.

Vad är en flaskhals i produktionen

En flaskhals i produktionen är en process eller resurs som begränsar systemets produktionsvolym under de förhållanden som observeras. Effekten sträcker sig bortom den egna arbetsstationen eftersom andra operationer är beroende av att material passerar genom den.

Genomströmning är den takt med vilken linjen levererar färdig produktion. I ett förbättringsprojekt är antalet godkända färdiga enheter per timme eller skift ett användbart mått. Att öka hastigheten hos en enskild maskin innebär inte att genomströmningen ökar.

Det kan vara svårt att identifiera begränsningen eftersom produktionsförhållandena förändras. En station kan begränsa produktionsvolymen vid ett observationstillfälle, medan en annan blir begränsande senare.

En kö speglar också vad som hände innan observatören kom dit. Att bara titta på en maskin eller ett enda ögonblick kan därför ge en ofullständig bild.

Flaskhalsvandringen kombinerar observationer av maskinernas tillstånd med observationer av material som väntar mellan operationerna. Syftet är att se vart observationerna pekar och om mönstret upprepas.

Så identifierar du flaskhalsar i produktionen

I vårt exempel rör sig materialet genom process A och sedan B, C och D, som kan vara automatiserade, halvautomatiserade eller manuella operationer. Alla processer är sammanlänkade med buffertar.

Uppgiften är att identifiera vilken process som bör undersökas närmare innan man väljer en förbättring av utrustningen.

Två begrepp anger riktningen. Uppströms betyder mot tidigare operationer, där materialet kommer ifrån. Nedströms betyder mot senare operationer, dit det går härnäst. Sett från process B ligger till exempel A uppströms och C nedströms.

Undersökningen följer fyra steg: observera enskilda processer och buffertar, följ deras ledtrådar längs linjen, jämför upprepade vandringar och använd resultaten för att vägleda förbättringen.

Tolka tecknen vid varje process

Kontrollera varför varje maskin arbetar eller väntar

Se hur varje maskin tar emot en del, bearbetar den och lämnar den vidare till nästa operation. Observera om möjligt överlämningen i slutet av en cykel. Det hjälper till att skilja en maskin som avslutar sitt arbete från en som väntar på en annan process.

Tre tillstånd ger de grundläggande ledtrådarna:

I drift betyder att maskinen bearbetar material. Den kan vara flaskhalsen, men behöver inte vara det. Enbart aktivitet visar inte om den begränsar linjen.

Materialsvält betyder att maskinen är redo att arbeta men saknar inkommande material. Det leder undersökningen uppströms, mot källan till den uteblivna tillförseln.

Blockerad betyder att maskinen inte kan lämna ifrån sig färdig produktion eftersom nästa del av linjen inte kan ta emot den. Det leder undersökningen nedströms.

En maskin som har stannat på grund av ett eget fel eller inställningsarbete behöver en separat notering. Att beteckna varje stillastående maskin som materialsvältande eller blockerad skulle blanda ihop ett internt avbrott med väntan som orsakas av en annan operation.

Dokumentera det du kan fastställa. Om ett tillstånd är oklart, markera det som osäkert och observera igen. Observationerna blir användbara när de förklarar sambandet mellan angränsande processer.

Kontrollera materialet som väntar mellan processerna

En buffert är det utrymme eller den lagringskapacitet där material kan vänta mellan operationer. Materialet som finns där utgör lagret och kallas ofta produkter i arbete. Genom att hålla isär dessa begrepp blir det lättare att jämföra observationer.

Ett ackumuleringsbord kan fungera som buffert. Detsamma gäller en transportörsträcka som håller väntande produkter eller en bestämd plats för behållare mellan arbetsstationer. Det viktiga är att veta vilka operationer bufferten förbinder och hur mycket material den rymmer.

Använd ungefärliga tredjedelar som visuell tumregel i den här guiden:

Om mängden material i en buffert understiger ungefär en tredjedel av dess fulla kapacitet tyder det på att begränsningen bör sökas uppströms.

Om mängden material i en buffert överstiger ungefär två tredjedelar av dess fulla kapacitet tyder det på att man bör söka nedströms.

En buffert med en fyllnadsgrad i mellanområdet ger ingen tydlig riktningsangivelse på egen hand.

Detta är praktiska observationsintervall, inte exakta gränsvärden som bevisar att det finns en flaskhals.

En nästan tom buffert kan vara på väg att återhämta sig efter ett tidigare avbrott. En nästan full buffert kan innehålla material som samlades där innan maskinens aktuella tillstånd ändrades.

Jämför lagermängden med en definierad användbar kapacitet. Att räkna tio enheter säger inte mycket om man inte vet om bufferten rymmer tolv eller hundra. Använd maskinernas tillstånd tillsammans med buffertobservationerna för att tolka situationen.

Följ ledtrådarna längs produktionslinjen

Under den första vandringen i vårt exempel är A och B blockerade. Buffertarna mellan A och B och mellan B och C är nästan fulla. Dessa ledtrådar pekar nedströms.

C är i drift. Bufferten mellan C och D är nästan tom och D väntar på inkommande material. Dessa observationer pekar uppströms.

Ledtrådarna från motsatta håll möts kring C. Det gör C till det område som bör undersökas under den här vandringen, trots att processen tydligt är i gång. Dess position i materialflödet förklarar varför operationerna före den väntar på att få lämna ifrån sig produktion och varför operationen efter den väntar på att få material.

Dokumentera observationerna i processordning och ta med buffertarna mellan maskinerna. Pilar mot den misstänkta begränsningen gör det lättare att gå igenom resonemanget med produktionspersonalen.

Om ledtrådarna pekar ut ett område som omfattar flera operationer, behåll den osäkerheten i stället för att välja ut en maskin för tidigt.

Den här vandringen ger en första kandidat. Den förklarar ännu inte grundorsaken och fastställer inte vilken förändring av utrustningen som skulle förbättra produktionsvolymen.

Jämför upprepade vandringar för att hitta den återkommande begränsningen

Upprepa observationerna vid olika tidpunkter och dokumentera den misstänkta flaskhalsen efter varje vandring.

I det illustrativa exemplet med fem vandringar är resultaten följande:

C förekommer i tre av de fem observationerna. B och D förekommer en gång vardera. Den slutsats som observationerna stödjer är att C var den vanligast förekommande misstänkta flaskhalsen i just detta observationsunderlag.

Det resultatet gör att C bör prioriteras för vidare undersökning. Det betyder inte att C orsakade 60 procent av produktionsbortfallet, och fem vandringar är inget generellt krav på antalet observationer. Antalet observationer kan inte fastställa produktionsförluster utan ytterligare belägg.

För en verklig linje behöver du dokumentera tillräckligt med sammanhang för att kunna tolka skillnader mellan vandringarna. Notera tidpunkten, vilken produkt som tillverkas och eventuella relevanta omställningar eller avbrott. Om linjen kör olika produkter eller arbetar enligt olika driftmönster ska dessa förhållanden ingå i undersökningen innan en generell slutsats dras.

Värdet med jämförelsen är att den skiljer ett återkommande mönster från en enstaka minnesvärd händelse. Teamet kan nu förklara varför C behöver uppmärksammas och samtidigt konstatera att även andra begränsningar har förekommit.

Omsätt resultaten i ett projektunderlag för förbättring av utrustningen

Nästa beslut gäller vad som bör förändras kring C och varför. Identifieringen av flaskhalsen ger en utgångspunkt för den diskussionen. En lämplig åtgärd förutsätter fortfarande förståelse för orsaken, den önskade produktionsvolymen och hur den omgivande utrustningen fungerar.

I det här skedet kan produktionsteamet involvera en utrustningspartner. Observationerna ger partnern ett avgränsat område att bedöma, medan tillverkaren bidrar med kunskap om driften och produktionsmålen. Teamet behöver inte komma med ett färdigt maskinkoncept.

Ett användbart projektunderlag innehåller:

• En enkel linjelayout som visar C samt angränsande processer och buffertar.

• Dokumentationen av observationerna och de förhållanden under vilka C återkommande pekades ut.

• Nuvarande volym av godkänd produktion och den produktionsvolym som verksamheten behöver.

• Relevanta produktvariationer och begränsningar avseende utrymme, drift eller installation.

Design Tree erbjuder ingenjörstjänster och utrustningsutveckling som kan stödja er nästa produktionsuppgradering.

Våra ingenjörs- och konstruktionstjänster samt automationslösningar knyter samman produktionskrav med utrustning som är utformad för den avsedda tillämpningen.

För linjen i exemplet skulle arbetet börja med att bedöma den återkommande begränsningen kring C och fastställa förbättringsmålet. Utveckling och integration av utrustningen skulle sedan följa den överenskomna omfattningen. Observationerna ensamma motiverar inte att föreskriva en viss mekanism eller byta ut en maskin.

Resultatet av analysen är ett fokuserat projektunderlag:

Undersök C, förklara begränsningen och bedöm en förbättring utifrån hela linjens behov. Det gör diskussionen med en utrustningspartner mer konkret innan beslut fattas om genomförande.

Verifiera förbättringen i produktionen

När en lösning har integrerats ska dess effekt på produktionslinjen utvärderas. Definiera acceptansmåttet före genomförandet så att både tillverkaren och utrustningspartnern vet vad som räknas som en lyckad prestanda.

Jämför volymen av godkänd färdig produktion under rimligt jämförbara driftsförhållanden. Dokumentera produkten, driftperioden och relevanta avbrott tillsammans med resultatet.

En jämförelse mellan olika produktmixar eller skiftlängder kan annars ge intryck av en ökning som förändringen av utrustningen inte har åstadkommit.

Upprepa flaskhalsvandringen som en del av denna uppföljning. Kontrollera om det återkommande mönstret kring C har förändrats, om blockeringarna uppströms har minskat och om D får material jämnare.

Använd dessa observationer för att förklara det uppmätta produktionsresultatet.

En annan process kan bli nästa begränsning efter att C har förbättrats. Den möjligheten gör fortsatta observationer värdefulla. Det praktiska testet är om den överenskomna linjeprestandan har förbättrats samtidigt som den nödvändiga produktkvaliteten bibehålls.

Börja med det underlag som behövs för nästa förbättring

Exemplet med fyra processer visar hur spridda observationer kan bli till en välgrundad diskussion om investeringar. Blockerad utrustning, små lagermängder och en maskin i drift blir meningsfulla när deras positioner i linjen bedöms tillsammans. Upprepade vandringar visar sedan var begränsningen återkommer.

För tillverkare skapar detta ett tydligare underlag för att formulera uppdraget till en utrustningspartner. Ni kan beskriva var problemet uppstår, när det inträffar och vad produktionen behöver uppnå. Ingenjörsarbetet kan utvecklas utifrån detta underlag.

Om ni överväger att uppgradera en produktionslinje, kontakta Design Tree för att diskutera era observationer och produktionsmål.

Vi kan hjälpa till att bedöma kraven och utveckla en utrustningslösning som kan integreras i er linje.