Применение инструментов бережливого производства в гальваническом цехе

Введение

С каждым годом к гальваническим покрытиям предъявляют все новые требования, расширяя их области применения. Современное маши­ностроение, радиоэлектронику, металлургию и приборостроение невозможно представить без защитно-декоративных гальванических покрытий, которые увеличивают показатели коррозионной стойкости материалов, обеспе­чивают необходимые функциональные свой­ства, такие как твердость, износостойкость, электропроводность, жаростойкость [1]. В АО «Северо-Западный региональный центр Кон­церна ВКО “Алмаз - Антей” — Обуховский завод» (далее - Обуховский завод) использует­ся большинство известных видов гальваниче­ских покрытий и их применение для различных условий, которые представлены в таблице 1.

Совокупность уникальных свойств галь­ванических покрытий с качественным прове­дением операций по их нанесению на изделия позволяет обеспечить максимально долгий срок службы изделий. Особенно это важно в экстремальных условиях, в которых эксплу­атируется вооружение, военная и специальная техника. В статье рассматривается опыт по­вышения качества операций в гальваническом цехе путем устранения потерь с помощью инструментов бережливого производства.

Развитие системы диспетчеризации и внедрение автоматизации на гальваническом производстве

Гальваническое производство Обуховского завода начинает свою историю с 1977 года и на сегодняшний день является одним из круп­нейших и надежных представителей в своей области по всей Российской Федерации [2].

В первой половине 2017 года произ­водственные мощности гальванического цеха серьезно увеличились за счет полного пере­вооружения: был построен современный комплекс, сочетающий в себе последние дости­жения технологий и требований безопасности, закуплено новейшее оборудование и про­мышленная мебель [3]. Новое гальваническое производство строилось с целью реализации необходимого спектра гальванических покры­тий для всех предприятий, входящих в Севе­ро-Западный региональный центр Концерна ВКО «Алмаз - Антей». Перечень покрытий включает в себя более 50 наименований, среди которых хромирование, фосфатирование, цин­кование и кадмирование крупногабаритных изделий в уникальных вертикальных ваннах, многослойные и лакокрасочные покрытия. На­несение всех видов покрытий основано на нор­мативной базе с применением ГОСТов, ОСТов, технических условий и другой нормативной документации.

К концу 2017 года осуществлен полный переезд основных производственных рабочих и инженерно-технического персонала из старо­го корпуса в новое здание. За следующие пол­года адаптации, освоения новых технологий и оборудования рабочим персоналом произо­шла первичная переквалификация сотрудни­ков в операторов гальванических линий. Но, как обычно бывает при перевооружении, про­цесс адаптации и освоения новых технологий сильно затягивается из-за невозможности оста­новить производство и настроиться в новых условиях. Особая сложность возникла с осво­ением процесса автоматизации на гальвани­ческих линиях из-за отсутствия индивидуаль­ных технологических процессов на покрытия, необходимой оснастки и недостаточности на­выков персонала по программированию ли­ний. С целью освоения процессов автоматиза­ции и развития новых технологий в сентябре 2018 года был запущен проект бережливого производства по улучшениям «Автоматиза­ция гальванических линий». В качестве клю­чевых показателей эффективности проекта были установлены для каждой линии процен­ты работы в автоматическом/ручном режимах с учетом переходного периода и нарастающим эффектом. С помощью этих показателей ста­ло возможным оценить работу сотрудников и то, насколько потраченные усилия совпадают с полученным результатом. Основными зада­чами проекта стали:

• получение покрытия деталей и сбороч­ных единиц (далее - ДСЕ) требуемого качества при работе линий в автоматическом режиме, убрав потери качества, связанные ранее с че­ловеческим фактором;
• увеличение скорости протекания пото­ка создания ценности за счет использования универсальной и специальной быстроперена- лаживаемой оснастки;
• сокращение ручного труда и снижение вредных условий производства;
• повышение квалификации персонала для работы в автоматическом режиме на ли­ниях [3].

Упоминая скорость протекания, стоит напомнить, что такое «поток создания ценно­сти» (далее - ПСЦ) и его основные характе­ристики. ПСЦ - все действия, как создающие, так и не создающие ценность, которые позво­ляют продукции пройти все процессы: от раз­работки концепции до запуска в производство и от принятия заказа до доставки потребителю. Данные действия включают в себя обработку информации, а также операции по преобразо­ванию продукта по мере его движения к по­требителю.

Основными характеристиками ПСЦ яв­ляются:

• производительность процессов как ха­рактеристика скорости создания и перемеще­ния ценности (текущие и усредненные за ка­лендарный период);
• времена тактов и циклов (от входа пре­дыдущего процесса до выхода последующего);
• запасы продукции в буферах (время обеспечения работы процесса при нарушении поставки в нужное время в нужном количестве в нужное место);
• время цикла обратных процессов (вре­мя на осуществление действий с несоответ­ствующей продукцией);
• коэффициенты готовности процессов (процессы должны иметь равные коэффици­енты готовности) [4].

Важным в проекте по гальваническому цеху являлся показатель производительно­сти гальванических процессов V, руб./ч, вы­числяют по формуле:  

где C₂ - ценность на входе процесса-потре­бителя (цена детали на входе последующего процесса); C₁ - ценность на входе процесса- поставщика (цена детали на входе предыду­щего процесса); Δt - время создания ценности процессом-поставщиком и ее перемещения к входу процесса-потребителя (время между моментами двух последовательных входов процессов).

Логистические процессы в значительной мере влияют на производительность процессов, т.к. она зависит от времени между моментами двух последовательных входов процессов, в ко­торое входит время создания ценности и время перемещения ценности (см. формулу 2).

Δt = Δt_об + Δt_лог                                                 (2)

где Δt_o6 - интервал времени покрытия ДСЕ (действие по созданию ценности); Δt_лог - ин­тервал времени перемещения от выхода про- цесса-поставщика к входу процесса-потреби­теля (действие по перемещению ценности).

Производительность ПСЦ определяется производительностью (скоростью) элементар­ных действий по созданию и перемещению ценности в потоке.

Если в формуле (1) числитель остает­ся неизменным в рамках работы по государ­ственному оборонному заказу, поскольку цены оговорены заранее, то знаменатель и являлся целью улучшения. Сократив затраты на время покрытия и время перемещений по форму­ле (2), возможно улучшить показатель произ­водительности гальванических процессов.

Для наблюдения и анализа основных по­терь гальванического цеха была создана меж- функциональная рабочая группа, включающая представителей практически всех подразде­лений, связанных с гальваническим цехом. В рамках первой стадии планирования рабочая группа выявила следующие потери:

• низкий уровень автоматизации гальва­нических линий. Только две линии из шести используют частично автоматический режим в работе. Отсутствуют показатели для линий по работе в автоматическом режиме;
• система диспетчеризации использует­ся не в полной мере для контроля автоматизации линии из-за отсутствия подключения к контроллеру линий. Отчеты системы требу­ют доработки с учетом полезной загрузки цеха;
• информация о загрузке мощностей цеха отсутствует;
• недостаточен имеющийся заводской функционал гальванических линий для полу­чения качественного покрытия ДСЕ в автома­тическом режиме;
• отсутствует достоверная информация в легком доступе о выполненных заданиях от сторонних заказчиков, большой срок об­работки заданий гальваниками и мастерами линий;
• низкий уровень учета оснастки и при­способлений. Сложности поиска и понимания;
• недостаточно приспособлений для ра­боты в автоматическом режиме;
• есть сложности с взаимозаменяемо­стью работников цеха. Риск остановки опре­деленной линии гальванического производства из-за отсутствия (болезнь, отпуск, отгул) лими­тирующего сотрудника;
• низок уровень творческого потенциала среди сотрудников цеха. Отсутствуют предло­жения по улучшениям, рационализаторские предложения [5];
• дублируется информация мастерами и начальниками участков о выполнении зада­ний в системе диспетчеризации и в журнале по требованию ОТК.

Посредством реализации проекта по вне­дрению бережливого производства в гальвани­ческом цехе и решения задач базового плана межфункциональной рабочей группе удалось внедрить в систему управления линиями ин­дивидуальные и групповые технологиче­ские процессы на покрытия, спроектировать и изготовить/закупить необходимую оснастку, обучить и замотивировать персонал цеха и - как результат - освоить процессы автоматиза­ции на гальванических линиях.

На рисунке 1 представлено процентное отношение работы на линиях в автоматиче­ском режиме при переезде в цех и после про­ведения проекта бережливого производства по автоматизации. Максимум увеличения ра­боты в автоматическом режиме линий произо­шел до 95 %, а в среднем с 19 до 88 %.

Централизованный оперативный контроль, системный автоматизированный учет и координация управления всеми произ­водственными процессами в гальваническом цехе - важнейшие задачи, которые необходимо было решить для эффективной организации гальванического производства в рамках проек­та по улучшению. Логистические потоки вну­тренних поставщиков и потребителей нужно выстроить во взаимодействующие подсисте­мы - ими нужно эффективно управлять. По­скольку гальванические процессы находятся в середине ПСЦ (обычно между механической обработкой и сборкой), построить долгосроч­ный план работы в цехе гальваники крайне сложно. Однако нужно выстроить прозрачную и оперативную систему диспетчеризации по­ступлений на вход и выход, а также прохожде­ния процессов внутри цеха, так как обычно система оперативного цехового планирования представляет собой «черный ящик», как пока­зано на рисунке 2.

Отсутствие прозрачной и гибкой систе­мы оперативного планирования в гальвани­ческом цехе несет в себе массу потерь, из­вестных из бережливого производства, таких как поиски, простои, избыточные транспорти­ровки и перемещения, постоянные ожидания, большие количества запасов, излишнюю обра­ботку, доработки и брак. С целью минимиза­ции влияния или полного устранения потерь, связанных с оперативным планированием, была создана с нуля уникальная (под конкрет­ные задачи) автоматизированная система дис­петчеризации, с помощью которой удалось многократно увеличить отдачу от специали­стов, занятых учетом производства и оператив­ным планированием, а также вести временной контроль исполнения установленных сроков на каждом этапе маршрута, что дало возмож­ность получать данные и в случае отклоне­ния, а при необходимости улучшений работать с ними в рамках бережливого производства. Вклад бережливого производства во внедре­ние системы диспетчеризации изначально за­ключался в помощи написания технического задания на разработку системы, далее в ско­рейшем ее внедрении в цехе для оперативной доработки выявленных потерь и мгновенного улучшения системы в рамках этапа внедре­ния, чтобы в дальнейшем цех не терял время на ожидание и мог планомерно перейти на но­вую систему работы.

Работа диспетчера приобрела интеллек­туальный характер - основной акцент в ней смещается с рутинных методов поиска и об­работки фактической бумажной информации о выполненных работах к работе с электрон­ной информацией, к анализу текущей произ­водственной ситуации и предупреждению нежелательных явлений, таких как простои и задержки выполнения заказов. Созданный производственный цикл работы с системой диспетчеризации представлен на рисунке 3.

Цикл состоит из следующих процессов.

• Подготовка цехом-поставщиком марш­рутных листов и деталей на отправку в галь­ванический цех.
• Регистрация нового задания в си­стеме, которую осуществляют экспедиторы. Для фиксации задания экспедитор должен отсканировать штрихкод маршрутного листа при помощи сканера на электронном терми­нале, которые установлены по всему цеху. После проверки информации экспедитор под­тверждает фиксацию заказа в системе. Заказ приобретает статус «Входящие». Фиксация заказа происходит сразу же после доставки детали в цех!
• Обработка задания диспетчером. По­сле регистрации задания в системе диспет­чер может начать его обработку. Диспетчеру необходимо обрабатывать все входящие зака­зы, внося недостающую информацию путем заполнения полей и передавать заказы в рабо­ту операторам гальванического производства (представлено на рисунке 4). Обработка зада­ния диспетчером в системе включает в себя следующие действия:

1. Выбрать тип покрытия детали.
2. Выбрать гальваническую линию, на которую отправляется деталь.
3. Добавить, если нужно, комментарий.
4. Добавить операции, необходимые для выполнения заказа.
5. Установить порядок операций.
6. Установить, если нужно, толщину по­крытия.
7. Распечатать маршрутную карту.
8. Перевести заказ в статус «К испол­нению».
9. Отдать маршрутную карту грузчику.

• Принятие задания и выполнение опера­ций над заказом осуществляется работниками гальванических линий. Оператор (работник гальванической линии) может принять зада­ние только после его обработки диспетчером и доставки деталей на гальваническую линию грузчиком. Принятие задания в системе в ра­боту осуществляет оператор (статус задания меняется с «К исполнению» на «В работе») и приступает к выполнению требуемых опе­раций. Количество одновременно обрабаты­ваемых заданий определяется загруженностью гальванической линии. Оператору запрещается принимать в работу новые задания, если невоз­можно начать их выполнение в данный момент времени. Все операции задания на гальваниче­ской линии и его обработка в системе диспет­черизации происходят параллельно (в режиме реального времени). После выполнения опе­раций своего участка мастер передает задание на следующий согласно маршрутной карте.
• Завершение выполнения работ над за­казом и предъявление изделий на технический контроль. После выполнения всех операций задания мастер проверяет выполненную опера­торами работу и принимает решение о предъ­явлении изделий на технический контроль. Мастер предъявляет изделие вместе с марш­рутной картой на технический контроль. Ста­тус задания меняется с «В работе» на «При­емка ОТК».
• Технический контроль изделий осу­ществляется сотрудником ОТК. После про­верки изделия на соответствие техническим параметрам сотрудник ОТК подтверждает принятие изделия в системе. Сотрудник ОТК выносит вердикт о результатах прохождения технического контроля. Если проверяемые изделия полностью удовлетворяют техниче­ским параметрам, сотрудник ОТК принимает изделие. Статус задания меняется с «Приемка ОТК» на «К отгрузке».
• Завершение выполнения заказа. После прохождения всех производственных этапов экспедитор сможет обработать маршрутный лист на терминале. Задание изменит свой ста­тус с «К отгрузке» на «Выполнено». Только по­сле выполнения данных операций экспедитор может забрать заказ.

Важно то, что система получает инфор­мацию о поступающих изделиях на гальвани­ческие покрытия заблаговременно, это дает воз­можность гальваническому цеху осуществлять выравнивание в планировании на входе и бо­лее эффективно загружать линии, увеличивая объемы покрываемых ДСЕ и сделав все пози­ции «точно-вовремя» [6]. По готовности детали предъявляются контролеру ОТК в объеме галь­ванических покрытий, по мере сдачи через ав­томатизированную систему поступает сигнал в следующий по потоку цех о том, что детали готовы. Также система визуализирует в режи­ме онлайн все протекающие на линиях зака­зы и процессы (представлено на рисунке 5), что дает возможность каждому заинтересо­ванному понимать текущую ситуацию. Также в системе есть блок, где механики и энергети­ки могут видеть состояние линий и оперативно реагировать на неисправности и сбои. А визу­ализация уровня обработки деталей дает це­хам-потребителям понимание и возможность эффективно планировать свою деятельность. Любые ожидания, пролеживания и другие не­соответствия времени и количества сразу выво­дятся в систему и отображаются на мониторах, установленных в цехе. Анализ данных произво­дит линейное руководство цеха, ежемесячный отчет передается руководству завода. В слу­чае обнаружения отклонений или ухудшений цех анализирует причину. Если она решаемая, то устраняют собственными силами, если нет, то обращаются в отдел бережливого произ­водства для помощи в реализации улучшений и запуска проекта для более эффективного ис­пользования всех ресурсов.

Собирая данную статистическую инфор­мацию из системы, можно анализировать, де­лать выводы и расшивать узкие места в потоках, что постоянно происходит в рамках проектов бережливого производства по улучшениям.

Развитие системы диспетчеризации принесло пользу мгновенно: на рисунках 6 и 7 представлены графики поступления ДСЕ и маршрутных листов за 2018-2019 гг., кото­рые показывают увеличение объемов выпол­няемых работ на 14,9 и 16,8 % соответственно в 2019 году. Объем обработки маршрутных ли­стов диспетчерами планово-распределитель­ного бюро вырос, однако с учетом улучшения системы диспетчеризации и других улучшений нагрузка на персонал не увеличилась и дала дополнительные резервы. Благодаря этому не пришлось брать на работу дополнительные кадры, а появилась возможность, наоборот, загрузить резервы цеха сторонними заказами и диверсифицировать производство (табл. 5). Автоматизированная система позволяет опре­делять фактическую загрузку каждой линии исходя из расчетной площади покрытия ДСЕ. По мере анализа загрузки удается индивиду­ально планировать работу и сменность для ли­ний и персонала.

По результатам проекта в части совер­шенствования автоматизации и диспетчери­зации были получены следующие результаты, представленные в таблицах 2 и 3.

График поступления ДСЕ по месяцам за 2018-2019 гг. (рис. 6) показывает увели­чение загрузки цеха в 2019 году на 14,9 % по сравнению с годом ранее. Линия тренда стремится вверх, что говорит о нарастающей загрузке с начала года. Однако значительный разброс от 75 000 до 330 000 ДСЕ в месяц показывает неравномерность подачи ДСЕ цехами-поставщиками, вызванную спецификой единичного и мелкосерийного производства.

График поступления маршрутных ли­стов за 2018-2019 гг. показывает увеличение объемов выполняемых работ на 16,8 % в 2019 году по сравнению с годом ранее. Объем обработки маршрутных листов диспетчерами ПРБ вырос, однако с учетом улучшения системы диспетчеризации и других улучшений нагруз­ка на персонал не увеличилась и дала допол­нительные резервы.

С помощью развития системы диспет­черизации и внедрения автоматизации галь­ванических линий в рамках проекта по бе­режливому производству удалось сократить или полностью устранить влияние потерь [7], представленных в таблице 4.

Реализация проекта высвободила резер­вы ресурсов гальваническому производству, которые необходимо заполнять во избежа­ние простоя высокотехнологичного обору­дования и опытного персонала. Для успеш­ной реализации долгосрочной программы развития загрузки гальванического произ­водства необходим стратегический план. В свя­зи с постепенным и ежегодным сокращением государственного оборонного заказа основу стратегического плана необходимо опреде­лить процессами маркетинга. Высвобожден­ные внедрением диспетчеризации и автома­тизации резервы и простои гальванического оборудования удается исключить за счет рабо­ты со сторонними заказчиками по всей России.

В рамках следующего за автоматизаци­ей масштабного проекта бережливого произ­водства по диверсификации и привлечению сторонних заказчиков удалось изменить си­туацию и устранить все сложности работы по кооперации с внешними клиентами, свя­занными с избыточной забюрократизированностью и длинными сроками (представлено в таблице 5).

Можно с уверенность сказать, что без ак­тивного маркетинга гальваническое произ­водство АО «Обуховский завод» будет про­стаивать, как и многие другие виды и типы производств дочерних обществ Концерна ВКО «Алмаз - Антей». Поскольку производство яв­ляется передовым не только на Северо-Западе, но и в России, необходимо стремиться загру­жать его наукоемкими и сложными заказами.

Вывод

Бережливое производство доказывает свою эффективность на всех стадиях жизненного цикла продукции. Благодаря методам и инстру­ментам, применяемым для устранения раз­личного рода потерь, удается высвободить временные ресурсы персоналу и оборудова­ние для полезной работы, а как следствие - возникает финансово-экономический эффект для предприятия. В рамках проектов были вы­работаны конкурентные преимущества галь­ванического производства по качеству, срокам и стоимости, которые способствуют активному привлечению новых заказчиков и диверсифи­кации производства. Персонал цеха постоян­но повышает квалификацию и способствует непрерывным улучшениям на производстве. Это помогает выполнять работу эффективно, качественно и точно в срок.