PROCES AKWIZYCJI I ANALIZY DANYCH

W rozprawie doktorskiej postawiony został nacisk na przeplanowanie zakładu poligraficznego. Przeplanowanie dotyczy usytuowania, konserwacji, demontażu oraz relokacji maszyn i urządzeń w hali produkcyjnej. Jednym z głównych argumentów pozostaje aktualizacja oraz ciągła zgodność układu przestrzennego hali produkcyjnej w 2D oraz 3D zgodnie z rzeczywistością funkcjonowania zakładu. Szczególny nacisk położona na opracowanie metody umożliwiającej tworzenie szybkiej wizualizacji hali produkcyjnej zgodnie z założeniem ciągłych zmian, które wciąż występują i powinny być uwzględnione w aktualnym układzie przestrzennym [12]. Rozwiązania i korzyści

 powołuje się na rzeczywiste fakty i dane obiektu,

 umożliwia szybką cyfryzację procesów produkcyjnych,

 daje podgląd na bieżące zmiany układu przestrzennego,

 usuwa błędnie przestawienie powierzchni w skali trójwymiarowej,

 dokładniejsze odwzorowanie procesów produkcyjnych w formie widoków 3D,

 bieżący podgląd odchyleń w procesach wewnętrznych hali,

 planowanie przy użyciu systemu trójwymiarowego w czasie rzeczywistym. Kompleksowe podejście do potrzeb i wymagań zakładu poligraficznego umożliwia tworzenie oraz wybór racjonalnego układu przestrzennego, który zapewni efektywne wykorzystanie przestrzeni i racjonalizację procesów produkcyjnych. Ponadto zastosowanie wizualizacji zakładu pozwoli budować cyfrowy model zakładu i stopniowo realizować założenia Przemysłu 4.0 oraz kluczowych kierunków rozwoju przedsiębiorstwa na najbliższą dekadę.

Idea przeplanowania powstała z punktu widzenia potrzeb na [84]:

 wdrażanie nowego wyrobu do produkcji (np. drukowanie stojaków na ulotki),

 modernizację maszyn technologicznych (niektóre rolowe maszyny nie spełniały jakości druku),

 relokację maszyn w celu skrócenia strumienia technologicznego,

 stworzenie jednokierunkowego przepływu strumienia materiałów (bez nawrotów i skrzyżowań),

 wyeliminowanie operacji transportowych (łączenie operacje transportowe między sobą lub z operacjami technologicznymi),

 docelowe wykorzystanie powierzchni produkcyjnej (skrócenie odległości pomiędzy operacjami produkcyjnymi),

 zwiększenie powierzchni produkcyjnej wykorzystując przeplanowanie magazynów oraz pozostałą przestrzeń budynku,

 zapewnienie bezpieczeństwa ruchu i pracy pracownikom, w miejscach gdzie operacje transportowe mogą stanowić zagrożenie przez projektowanie bezpiecznych przestrzeni.

Należy wziąć pod uwagę, że została przyjęta decyzja zarządu o likwidacji starych maszyn i o wymianie na nowe rolowe maszyny oraz ponownie i racjonalne

zagospodarowanie przestrzeni produkcyjnej. Motywem zakupu nowego wyposażenia stało się zastarzenie się maszyn istniejących, ponadto ostatnim czasem pojawił się wzrost wolumenu sprzedaży. Niektóre istniejące wyposażenie weszło w fazę nadmiernego zużycia i zostało „zakonserwowane”, więc musi zostać wymienione. Na jednym obszarze został zainstalowany nowy sprzęt, który jest potrzebny do produkcji nowych wyrobów (stojaków na ulotki). Wówczas można zaobserwować zmiany w badanym zakładzie poligraficznym.

W praktyce często zdarza się, że proces przeplanowania ma charakter prób i błędów w sposobie dokonywania zmian w warunkach rzeczywistych zakładu. Wskutek tego na nowo powstaje szereg przeplanowań stanowisk roboczych i rozmieszczania. Żeby nie popełniać takich błędów należy rozpocząć planowanie za pomocą modeli 2D oraz 3D. Modele takie umożliwiają bardziej precyzyjne określenie zapotrzebowania na powierzchnię poszczególnych elementów wyposażenia. W celu wdrożenia procedury przeplanowania stanowisk pracy należy brać pod uwagę:

 analizę procesów technologicznych (kolejność operacji lub czynności),

 uwzględnienie następujących stref: załadunku i rozładunku,

 wybranie elementów kluczowych (według technologii) przeplanowania,

 opracowanie modelu koncepcyjnego w 2D,

 usunięcie błędów w aktualnym rozmieszczeniu stanowisk i maszyn,

 opracowanie modelu koncepcyjnego w 3D,

 usunięcie błędów modelu trójwymiarowego,

 akceptowanie ostatecznego modelu przeplanowania,

 nadzorowanie realizacji modelu wybranego,

 ocenę zgodności układu przestrzennego z wdrożonymi zmianami,

 analizę rozwoju w przyszłości.

Początkowym etapem przeplanowania jest obserwacja procesów produkcyjnych zgodnie z rzeczywistym rozmieszczeniem stanowisk i maszyn. Należy wziąć pod uwagę zarówno proces wytwarzania jak i specyfikę zamówień kompleksowych usług poligraficznych. W badanym zakładzie poligraficznym mamy do czynienia z systemem pracy w ruchu ciągłym. Ze względu na technologię wytwarzania proces technologiczny nie może być wstrzymany. Dlatego według Art. 138 Kodeksu Pracy dobowy wymiar czasu pracy przedłużony został do 12 godzin [83]. Uzasadnienie stosowania ruchu

maszyny muszą pracować nieprzerwanie. Zgodnie z technologią przepływu procesu wytwarzania surowiec z magazynu papieru dostarczany jest do maszyn poligraficznych (druk rolowy i arkuszowy). Ponadto składowanie półproduktu rolowego realizowane jest w regałach magazynu wysokiego składowania, które obsługiwane są za pomocą elektrycznych wózków podnośnikowych. Z kolei składowanie półproduktu arkuszowego zaplanowano w hali produkcyjnej z uwzględnieniem dalszych etapów procesów wytwarzania. Biorąc pod uwagę złożoność i indywidualność każdego zamówienia proces wytwarzania może przebiegać na różne sposoby zaczynając od cięcia lub laminowania czy lakierowania okładki. Następnym etapem jest falcowanie półproduktu z dalszym klejeniem oraz szyciem, a w końcowym kroku jego foliowanie. Należy uwzględnić fakt, że niektóre zlecenia mają krótki proces wytwarzania, np. druk i szycie oraz druk i klejenie. Na schemacie umieszczonym w dodatku 1 linią przerywaną pokazano obszar lub operację technologiczną, którą można ominąć w zależności od typu zlecenia. Takie zróżnicowane zleceń należy wziąć pod uwagę podczas planowania harmonogramów produkcji. Na rysunku 4.2 pokazano przykładowy plan produkcji dla wybranych zadań.

Rys. 4.2.Przykładowy plan produkcji dla wybranych zadań w badanym przedsiębiorstwie Źródło: opracowanie własne na podstawie danych przedsiębiorstwa

Można zauważyć, że dla zadania N1 proces wytwarzania składa się z: druku rolowego, druku arkuszowego, laminowania, falcowania, cięcia oraz klejenia. Natomiast zadanie N2 składa się tylko z druku rolowego oraz klejenia. Wynika z tego, że łączna droga transportowa dla zadania N2 będzie mniejsza niż dla zadania N1. Ponadto w skład zadania N3 wchodzą operacje: druk rolowy, druk arkuszowy, lakierowanie, cięcie, klejenie i foliowanie. Przykładowe zadanie N4 składa się z następnych etapów: druk arkuszowy, falcowanie, cięcie, szycie oraz foliowanie. Można dojść do wniosku, że każde zlecenie wymaga indywidualnego podejścia, nakładu produkcji i czasu realizacji – na parametry te ma wpływ złożoność danej marszruty produkcyjnej. Ma ono również przypisane maszyny do wskazanych etapów wytwarzania. Od czynników takich zależy łączna droga transportowa każdego zlecenia, co wpływa na łączne koszty logistyczne procesów realizowanych wewnątrz hali produkcyjnej. Z tego powodu obliczenia długości dróg transportowych zostały zrealizowane w oparciu o najdłuższe procesy wytwarzania w zakładzie.

Biorąc pod uwagę obecny stan i rozlokowanie stanowisk w badanej hali produkcyjnej został opracowany diagram spaghetti, który jest pomocnym narzędziem do analizy ruchu materiałów na terenie zakładu i został przedstawiony na rysunku 4.3.

Rys.4.3.Diagram spaghetti przepływu materiałów w badanym zakładzie poligraficznym Źródło: opracowanie własne na podstawie danych przedsiębiorstwa

Diagram spaghetti umożliwia także przeprowadzenie analizy przepływu materiałów z uwzględnieniem lokalizacji maszyn układu przestrzennego. Ponadto wykres ten jest niezbędny we wstępnej fazie przeplanowania w celu obserwacji ruchu surowca, półproduktu oraz produktu gotowego zgodnie z rzeczywistym rozmieszczeniem stanowisk/maszyn w hali produkcyjnej. Narzędzie to umożliwia również wyciągnięcie wniosków w celu skrócenia dróg transportowych, relokacji maszyn, skrócenia częstotliwości ruchu pomiędzy wybranymi stanowiskami oraz odciążenia najczęściej wykorzystanych skrzyżowań i ścieżek transportowych. Wykres spaghetti ilustruje również kierunek przepływu materiałów. Na rysunku 4.3 przedstawiony został kierunek przepływu surowców – jak widać na schemacie rozpoczyna się od prawej strony, a następnie zgodnie z marszrutą produkcji strumień półproduktów kierowany jest ku lewej stronie hali produkcyjnej pokazanej na rysunku. Kolejny przepływ, strumień produkcji końcowej, kierowany jest w dół schematu do miejsca wysyłek (spedycji). Diagram spaghetti jest również przydatnym narzędziem do analizy poszczególnych operacji – te przedstawiono na rysunku różnymi kolorami. Takie rozwiązanie powoduje, że przedstawienie strumieni technologicznych według rodzajów operacji oraz sposobów przepływu półproduktów jest bardziej czytelne. W ramach analizy można również identyfikować zdarzenia zakłócające strumień technologiczny oraz badać długość tras transportowych dla poszczególnych przepływów materiałowych [105]

W kolejnym kroku badań analizie poddano procesy przepływu materiałów związane z punktami nadania i odbioru towarów [67]. Przepływ materiałów w zakładzie rozpoczyna się od przyjęcia towaru – na rysunku 4.3 oznaczono dwie strefy przyjęć, dwie strefy wydań oraz strefę gospodarską. Strefy te stanowią odpowiednio wyodrębnione obszary, które znajdują się przy rampach załadowczych lub wyładowczych, przeznaczone w sumie dla dziewięciu pojazdów. W takich obszarach następuje przyjmowanie lub wydawanie towaru z magazynu za pomocą środków transportu w formie prac załadunkowych albo wyładunkowych. W jednym miejscu strefa wydań jednego rodzaju produkcji końcowej połączona jest ze strefą przyjęć papieru arkuszowego. Ponadto niezbędne jest wyróżnienie strefy składowania w magazynie papieru oraz tymczasowego składowania półproduktów papieru arkuszowego w hali produkcyjnej składowanego blokowo na jednostkach paletowych oraz papieru rolowego przechowywanego w regałach strefy wysokiego składu. Dostarczenie materiałów do magazynu odbywa się jako dostawa z zewnątrz bądź

z wewnątrz zakładu. Rozmiar strefy składowania wynika z technologii składowania oraz rodzaju przechowywanego towaru. Nie mniej ważna pozostaje strefa kompletacji produktu końcowego mająca na celu skompletowanie wysyłki ilościowo oraz jakościowo według zamówienia odbiorcy.

Kolejnym etapem zbierania danych była identyfikacja powiązań transportowych pomiędzy procesami produkcyjnymi. Dla określenia warunków przeplanowania wstępnego zastosowano metodę analizy kolejności przebiegu operacji jako sieci powiązań transportowych, która jest narzędziem do obliczenia odległości między miejscami poszczególnych operacji (dodatek 2). Ponadto przedstawiona została liczba rozmieszczonych maszyn technologicznych zgodnie z marszrutą procesów wytwarzania, ich kolejność oraz określenie przestrzeni produkcyjnej, na której zostały usytuowane obiekty w warunkach rzeczywistych. Zebrane w ten sposób dane zostały przeniesione na schemat powiązań transportowych (dodatek 2). Analizując dane wejściowe można zidentyfikować najbardziej obciążoną ścieżkę lub ścieżki transportowe. W celu znalezienia efektywnego przeplanowania określone zostały najdłuższe odległości transportowe dla pełnego procesu wytwarzania każdej z możliwych marszrut, aby w nowo powstającym układzie przestrzennym zminimalizować odległość transportowania. Ponadto w badanym zakładzie istnieje możliwość przekierowania wybranych etapów wytwarzania do zewnętrznego zakładu poligraficznego należącego do danego przedsiębiorstwa lub zlecenie określonych etapów wytwarzania innym firmom zewnętrznym. W przypadku takich wariantów procesów wytwarzania wyznaczanie dróg transportowych nie zostało uwzględnione – przeprowadzone obliczenia dotyczą wyłącznie procesów wytwarzania wewnątrz hali produkcyjnej przedsiębiorstwa.

Z tego powodu pozostaje ważnym określenie powiązań transportowych, które powinny być umiejscowione po sobie i w miarę możliwości jak najbliżej siebie. Należy wziąć pod uwagę wszystkie ograniczenia rzeczywistych parametrów przestrzeni hali produkcyjnej. Ponadto wyjaśnienie stanu rzeczywistego funkcjonowania zakładu jest ważnym krokiem do ustalenia celów efektywnego przeplanowania umożliwiając maksymalne wykorzystanie posiadanej infrastruktury. Niezbędne jest do tego dokonanie synchronizacji istniejących stanowisk roboczych z innowacjami wdrożonymi. Stanowi to podstawę do synergii procesów produkcyjnych i poprawy układu przestrzennego. Za pomocą wizualizacji powstaje możliwość obserwowania

trójwymiarowej przestrzeni hali produkcyjnej oraz poruszania się w środowisku 3D w celu zarządzania procesami wytwarzania [14, 9].

W celu wyznaczenia alokacji zasobów i maszyn produkcyjnych wyrażonego w jednostkach odległości zastosowano metody programowania dynamicznego (dodatek 2). Do modelu i analizy przyjęto następujące założenia:

 odległości pomiędzy stanowiskami roboczymi są wyrażone w metrach,

 najdłuższa ścieżka technologiczna określana jest według zlecenia warunkowego każdego z etapów wytwarzania w celu uzyskania maksymalnych strat transportowych,

 największa odległość na poszczególnych etapach wytwarzania oznaczana jest pogrubioną linią na schemacie,

 największe odległości na poszczególnych etapach wytwarzania są sumowane w celu podejmowania decyzji przeplanowania układu przestrzennego.

Warto przy tym podkreślić, że podejmowanie decyzji dotyczących przeplanowania ma również na celu dobór takich połączeń, aby transport odbywał się bezpiecznie według norm projektowania. Do wykonania powyższych założeń podzielono trasy dróg transportowych na etapy zgodnie z procesami wytwarzania, a dla każdego etapu zostały określone wszystkie możliwe połączenia pomiędzy procesami produkcyjnymi [40].

Analiza powiązań transportowych daje obraz o rzeczywistym stanie ścieżek transportowych oraz tras dla pieszych. Rozmieszczenie pasów wyznaczających drogi wskazuje bezpieczną odległość między pieszymi i pojazdami. Jednak na skrzyżowaniach dróg transportowych i pieszych często powstają wąskie gardła, które nie spełniają warunku efektywnego, bezpiecznego i wygodnego przemieszczania po hali produkcyjnej. Na rysunku 4.4 przedstawiono fragmenty modeli 2D/3D badanego zakładu ilustrujące niebezpieczne skrzyżowania dróg transportowych. Należy zauważyć, że skrzyżowanie N1 dotyczy przejścia pieszych do magazynu centralnego, natomiast ruch wózków widłowych odbywa się od strefy wysokiego składu do miejsca spedycji. Taka organizacja ruchu wpływa na jakość pracy i zwiększa liczbę wypadków w zakładzie i po analizie wymaga reorganizacji i przeplanowania. Na skrzyżowaniu N2 znajduje się przejście do działu jakości oraz do obsługi maszyny do cięcia okładek. Ruch wózków widłowych jest intensywny, ponieważ skrzyżowanie N2 znajduje się w centrum hali produkcyjnej.

Rys. 4.4.Fragmenty niebezpiecznych skrzyżowań pieszych i wózków widłowych na terenie zakładu Źródło: opracowanie własne na podstawie danych przedsiębiorstwa

Analizując skrzyżowanie N3 można zauważyć, że dotyczy ono ruchu wózków widłowych od magazynu papieru do strefy maszyn arkuszowych oraz rolowych. Skrzyżowanie to nie pozwala na uzyskanie maksymalnej widoczności operatora wózka widłowego i stanowi niebezpieczny sektor do przejścia pieszych pracowników.

Jednym ze skuteczniejszych sposobów przedstawienia zakłóceń w hali produkcyjnej jest odwzorowanie skrzyżowań w postaci wizualizacji 3D. Takie przedstawienie umożliwia przeanalizowanie oraz zminimalizowanie ryzyka wypadków za pomocą przeplanowania określonych sektorów hali produkcyjnej. Z tego powodu przeplanowanie ma na celu również usunięcie niebezpiecznych odcinków ścieżek, na których dochodzi do przecięcia pomiędzy drogami dla pieszych a trasami wózków transportowych. W opracowanej metodzie przyjęto założenie o przeplanowaniu dróg na niebezpiecznych skrzyżowaniach oraz redukcję intensywności ruchu wózków widłowych. Należy uwzględnić fakt, że sposób zbierania danych zależy od wielkości zakładu, specyfiki procesów wytwarzania oraz od przypadków planowania zakładu –

istniejących już zakładów, w których podjęto decyzję o przeplanowaniu procesów i układu zagospodarowania (ten przypadek rozpatrywany jest w rozprawie) [9].