Wdrożenie algorytmu KANBAN w wirtualnym przedsiębiorstwie

JOLANTA KRYSTEK, DAMIAN WENIUK Politechnika lska

Streszczenie

W artykule przedstawiono przykładowe wdro
enie algorytmu Kanban w wirtu-alnym przedsibiorstwie zajmujcym si produkcj kompletu kół rowerowych typu MTB Cross Country. Opisano szczegółowo struktur informacyjn przedsibiorstwa. Wdro
enie zilustrowano procesami biznesowymi z zintegrowanego systemu informa-tycznego IFS Applications.

Słowa kluczowe: algorytm Kanban, procesy biznesowe, wdroenie zintegrowanego systemu informatycznego IFS Applications

1. Wprowadzenie

Celem projektu było wdroenie algorytmu Kanban do sterowania przepływem materiałów w wirtualnym przedsibiorstwie. Przedmiotem jego działania jest produkcja kompletu kół rowe-rowych [2]. Jako narzdzie wspomagajce zarzdzanie produkcj w przedsibiorstwie został wy-korzystany zintegrowany system informatyczny IFS Applications [1].

2. Opis procesu produkcji kół rowerowych

Przedmiotem implementowanej produkcji jest produkcja kompletu kół rowerowych o rozmia-rze 26 cali prozmia-rzeznaczonych dla rowerów typu MTB.

Masa kół ma wikszy wpływ na opory odczuwane w czasie jazdy ni masa pozostałych cz-ci. Wynika to z faktu, e koła s cały czas rotowane i w zwizku z tym masa znajdujca si na ich obwodzie pokonuje wiksz drog ni cały rower. Std, w rowerach sportowych, istnieje silna tendencja do maksymalnego „odchudzania” kół. Uzyskuje si to stosujc specjaln konstrukcj obrczy, cieniowane szprychy, jak najmniejsz ich liczb oraz jak najlejsze ogumienie. Naley jednoczenie zapewni wygodn eksploatacj oraz łatwo wymiany uszkodzonych elementów lub całych kół. Pomimo rozwoju techniki, koła rowerowe s budowane według tych samych zasad niemal od stu lat. Typowe koło rowerowe składa si z piasty, do której s przymocowane łebki szprych. Szprychy łcz piast z obrcz, poprzez specjalne gwintowane mocowania zwane ny-plami, umoliwiajce odpowiednie nacignicie szprych i ich wycentrowanie. Na obrcz zakłada si najpierw opask zabezpieczajc dtk przed uszkodzeniem, na ni dtk oraz opon i wresz-cie cało montuje si do ramy, za pomoc zapi uchylno-sprynowych zwanych "Quick Rele-ase". W prezentowanym przedsibiorstwie koło przednie róni si od tylnego rodzajem zastoso-wanej piasty i opony, a take mniejsz iloci szprych. Rónice te wynikaj z rónych wymaga stawianym obu kołom. Koło tylne musi by bardziej wytrzymałe gdy na nim spoczywa wiksza

cz ciaru rowerzysty. Dlatego te ma wiksz liczb szprych i wytrzymalsz piast, która dodatkowo ma miejsce na zamontowanie wielotrybu. Podobnie jest z oponami, róni si one rodzajem bienika oraz szerokoci. Opona tylna jest nieco szersza, jej bienik jest bardziej agre-sywny co wynika z faktu, e jest ona opon napdzajc w odrónieniu od kierujcej opony przedniej. Oba koła s przystosowane do montau hamulców tarczowych co wie si z odpo-wiedni konstrukcj piast na łoyskach maszynowych (mocowania na tarcze hamulcowe) i obr-czy (profil wielokomorowy).

W obu kołach zastosowano szprychy cieniowane co dodatkowo podnosi wytrzymało i zara-zem obnia wag kompletu kół.

Dane techniczne kompletu kół: Typ: MTB Cross Country Rozmiar: 26 cali

Waga: 2555 g ( przód 1210 g , tył 1345 g)

Obrcze: przystosowane do hamulców tarczowych, aluminiowe 3-komorowe, liczba otworów: przód 24, tył 28, waga: 450 g

Szprychy: wykonane ze stali nierdzewnej X5 CrNi 18/10, cieniowane i kute na zimno, liczba: przód 24, tył 28, waga: 5 g kada

Nyple: wykonane z mosidzu, waga: 1.24 g kady, liczba: przód 24, tył 28

Piasty: Novatec Disc (przód 2 łoyska maszynowe, tył 4) przystosowane do hamulców tarczo-wych, wykonane z aluminium

Opony: Michelin XC Maraton (rozmiar: przód 26x1.9, tył 26x2.1 ), opony s od rodka pokryte specjalnie utwardzon gum, która zapobiega przebiciu a kevlarowy szkielet obnia ich mas Dtki: Michelin Extra Light (waga: 90 g ), wyposaone w zawór samochodowy - schreader 3. Struktura organizacyjna przedsibiorstwa

Wirtualne przedsibiorstwo składa si z trzech wydziałów (rys.1): sprzeday WT700, produk-cji WT800 oraz zaopatrzenia WT900. Przepływ materiałów w przedsibiorstwie rozpoczyna si w dziale zaopatrzenia. Wszystkie zakupione materiały przyjmowane s na magazyn wydziałowy 90-907, nastpnie dokonywane jest przesunicie magazynowe i zakupione materiały trafiaj do odpowiednich magazynów wejciowych na wydziale produkcyjnym.

Wydział produkcyjny składa si z szeciu linii produkcyjnych 80-1, 80-2, 80-3, 80-4, 80-5, 80-6, którym przyporzdkowane zostały magazyny oraz gniazda produkcyjne. Kadej linii pro-dukcyjnej przyporzdkowano dwa obsługujce je magazyny, z których jeden jest magazynem wejciowym dostarczajcym komponenty, drugi wyjciowym, gdzie transportowane s półproduk-ty bd wyroby gotowe.

Linia 80-6 składa si z gniazda produkcyjnego 80-60 i magazynu 80-806. Na linii tej z miedzi wytwarzane s nyple rowerowe (WT-307). Nyple odlewane s na wtryskarce a nastpnie gwinto-wane.

Linia 80-5 składa si z gniazda produkcyjnego 80-50 i magazynu 80-805. Na tej linii z drutu ze stali nierdzewnej powstaj szprychy rowerowe (WT-306). Na pocztku drut jest prostowany, gdy był przechowywany w zwojach, i city na odpowiedniej długoci kawałki.

Potem nastpuje jego cieniowanie (kucie na zimno w obrabiarkach), na kocu trafia do me-chanizmu, który zagina łebek i tłoczy główk szprychy. W tym samym czasie z drugiej strony walcowany jest gwint na nypel.

Rysunek 1. Schemat przepływu materiałów w wirtualnym przedsibiorstwie. ródło: badania własne

Linia 80-4 składa si z dwóch gniazd produkcyjnych 80-41 i 80-42 oraz magazynu 80-804. Na linii tej produkuje si obrcze rowerowe (WT-111 i WT211). Powstaj one z gotowych wielo-komorowych profili aluminiowych na specjalnie do tego celu zaprojektowanej gitarce. Na niej odbywa si kolejno cicie, gicie i spawanie profili aluminiowych, a take kocowa obróbka (wiercenie i polerowanie).

Wszystkie linie s całkowicie zautomatyzowane a produkty na nich powstajce trafiaj od ra-zu do magazynu 80-803, bdcego czci linii 80-3. Linia ta składa si jeszcze z dwóch gniazd 90-31 i 80-32. Na linii tej powstaj półprodukty WT110 i WT-210. Odbywaj si tu kolejno na-stpujce operacje: zaplatanie koła, sprawdzanie nacigu szprych i centrowanie. Tak wytworzone półprodukty trafiaj na lini 80-2 składajc si z magazynu 80-802 i gniazd 80-21 oraz 80-22. Zakładane tam s opaski, dtki i opony a nastpnie koła pompowane s azotem. Tak powstałe koła trafiaj na ostatni linie 80-10. Tam nastpuje sprawdzanie i kompletacja. Ostatecznie gotowy produkt trafia do magazynu 70-700 skd bezporednio jest transportowany do klienta.

4. Struktura informacyjna procesu produkcji

Po wygenerowaniu firmy, moliwe jest zamodelowanie struktury przedsibiorstwa, struktury produktu i procesu produkcyjnego. Kolejne etapy obejmuj:

ƒ wprowadzenie pozycji magazynowych (tabela 1) niezbdnych do wytworzenia kompletu kół rowerowych,

ƒ zdefiniowanie struktury produktu (rys. 2)

ƒ zdefiniowanie magazynów, linii i gniazd produkcyjnych (tabele 2, 3, 4)

ƒ

Tabela 1. Wykaz pozycji magazynowych

Nr pozycji Nazwa pozycji Magazyn J/M

WT-301 Profil aluminiowy Typ 3 kg

WT-302 Drut stalowy X5CrNi 18/10 m

WT-303 Mosidz kg

WT-304 Opaska kevlar 26 inch pcs

WT-305 Dtka extra light pcs

WT-101 Opona przód XC Maraton pcs

WT-201 Opona tył XC Maraton pcs

WT-102 Piasta przód Disc pcs

WT-202 Piasta tył Disc pcs

WT-111 Obrcz Disc 24 otwory pcs

WT-211 Obrcz Disc 28 otworów pcs

WT-306 Szprycha Revolution 26 inch pcs

WT-307 Nypel Revolution pcs

WT-110 Półprodukt przód 26 inch Sport pcs WT-210 Półprodukt tył 26 inch Sport pcs WT-100 Koło przód 26 inch Sport pcs

WT-200 Koło tył 26 inch Sport pcs

WT-300 Komplet kół MTB 26 inch Sport pcs ródło: badania własne

Rysunek 2. Struktura produktu w IFS Applications ródło: badania własne

Lokalizacje magazynowe rozumiemy jako magazyny wewntrz wydziałowe, pola odkładcze, kontenery, itp. Kada linia produkcyjna musi mie magazyn wejciowy gdzie przechowywane s surowce do produkcji komponentów lub półprodukty składajce si na produkt finalny oraz maga-zyn wyjciowy gdzie umieszczane s gotowe ju komponenty.

Tabela 2. Zestawienie lokalizacji magazynowych

Nr. lokalizacji Magazyn Strefa Nazwa lokalizacji Gr. lokalizacji

70-700 70 700 Mag sprzeday WT700

80-801 80 801 Kom prod 801 WT800

80-802 80 802 Kom prod 802 WT800

80-803 80 803 Kom prod 803 WT800

80-805 80 805 Kom prod 805 WT800

80-806 80 806 Kom prod 806 WT800

90-907 90 907 Kom prod 802 WT900

ródło: badania własne

Linia produkcyjna jest poziomem organizacyjnym pomidzy umiejscowieniem a gniazdem produkcyjnym. Linie produkcyjne odpowiadaj za produkcj jednej lub wielu pozycji. Kadej linii produkcyjnej przypisano dwa magazyny (wejcie i wyjcie) oraz pozycje w nich produkowane. Gniazda produkcyjne s najmniejsz jednostk organizacji logistycznej produkcji. S one przypi-sane do odpowiedniej linii produkcyjnej.

Tabela 3. Wykaz linii produkcyjnych

Nr linii Nazwa Pozycje prod. Lok. wej. Lok. wyj. 80-1 Produkcja kompletów kół WT-300 80-801 70-700 80-2 Produkcja kół WT-100, WT-200 80-802 80-801 80-3 Produkcja półproduktów WT-110, WT-210 80-803 80-802 80-4 Produkcja obrczy WT-111, WT-211 80-804 80-803 80-5 Produkcja szprych WT-306 80-805 80-803 80-6 Produkcja nypli WT-307 80-806 80-803

ródło: badania własne

Tabela 4. Wykaz gniazd produkcyjnych

Nr gniazda Nazwa Nr lini Nr wydziału Lok. wej. Lok. wyj. 80-10 Gniazdo produkcyjne 80-10 80-1 WT800 80-801 70-700 80-21 Gniazdo produkcyjne 80-10 80-22 Gniazdo produkcyjne 80-10 80-2 WT800 80-802 80-801 80-31 Gniazdo produkcyjne 80-10 80-32 Gniazdo produkcyjne 80-10 80-3 WT800 80-803 80-802 80-41 Gniazdo produkcyjne 80-10 80-42 Gniazdo produkcyjne 80-10 80-4 WT800 80-804 80-803 80-50 Gniazdo produkcyjne 80-10 80-5 WT800 80-805 80-803 80-60 Gniazdo produkcyjne 80-10 80-6 WT800 80-806 80-803 ródło: badania własne

Na produkcj wyrobu gotowego składa si wiele operacji wykonywanych w poszczególnych gniazdach produkcyjnych. Operacj produkcyjn jest uporzdkowany podzbiór procesu produkcji a efektem kocowym jest produkt operacji. Ustalanie marszrut polega na takim uporzdkowaniu operacji w gniedzie produkcyjnym, aby otrzyma półprodukt.

Tabela 5. Wykaz operacji w poszczególnych gniazdach produkcyjnych N r p o zy -cj i N rO p . N az w a o p er ac ji N r g n ia zd a M as zy n . P rz ez b r. M as zy n . O p er . P ra c. P rz ez b r. . P ra c. O p er ac r. Cz as T ra n sp . Je d n . Cz as . K at eg . Z as ze re g .

1 Transport profili z 80-804 0 0 0 0,01 0,01 godz. 1 2 Produkcja obrczy 0 10 0 10 0 Jedn./godz 2

W T -1 1 1 W T -2 1 1 3 Transport obrczy do 80-803 80-41 80-42 0 0 0 0,01 0,01 godz 1 4 Transport drutu z 80-805 0 0 0 0,01 0,01 godz 1 5 Produkcja szprych 0 260 0 260 0 Jedn./godz 2

W T -3 0 6 6 Transport szprych do 80-803 80-50 0 0 0 0,01 0,01 godz 1 7 Transport mosidzu z 80-806 0 0 0 0,01 0,01 godz 1

8 Produkcja nypli 0 260 0 260 0 Jedn./godz 2

W T -3 0 7 9 Transport nypli do 80-803 80-60 0 0 0 0,01 0,01 godz 1 10 Transport komponentów z 80-803 0 0 0 0,01 0,01 godz 1 11 Monta półproduktów 0 10 0 10 0 Jedn./godz 2

W T -1 1 0 W T -2 1 0 12 Transport półproduktów do 80-802 80-31 80-32 0 0 0 0,01 0,01 godz 1 13 Transport półproduktów z 80-802 0 0 0 0,01 0,01 godz 1 14 Monta kół 0 10 0 10 0 Jedn./godz 2 W T -1 0 0 W T -2 0 0 15 Transport kół do 80-801 80-21 80-22 0 0 0 0,01 0,01 godz 1 16 Transport kół z 80-801 0 0 0 0,01 0,01 godz 1 17 Kompletowanie zestawów 0 10 0 10 0 Jedn./godz 2

W T -3 0 0 18 Transport zestawów do 70-700 80-10 0 0 0 0,01 0,01 godz 1

5. System kart sterujcych Kanban w IFS Applications

Proces planowania Kanban zawiera wszystkie działania i narzdzia wspomagajce niezbdne do okrelenia właciwej liczby pojemników Kanban do uycia dla pozycji. W systemie dostpne s nastpujce narzdzia pomocnicze tego procesu (rys.3):

• narzdzie do ustalania popytu, które umoliwia aktualizacj iloci Kanban w reakcji na naj-nowsze przewidywania dotyczce zapotrzebowania,

• kalkulacje Kanban z elastycznymi regułami,

• narzdzie symulacji Kanban, za pomoc którego mona oszacowa iloci Kanban według profilu rzeczywistego zapotrzebowania, a nie urednionych iloci popytu.

Planowanie Kanban jest nieprzerwanym procesem, wykonywanym okresowo wraz ze zmian warunków i wahaniami popytu na elementy Kanban. Cykl planowania w ptli Kanban wyglda nastpujco:

1. planowanie iloci Kanban dla ptli, a wic na przykład ustalanie popytu, wykonywanie obli-cze, symulacje lub analiza typu „co jeeli”,

2. akceptacja nowych, czyli przeliczonych iloci i generowanie kart,

3. zastosowanie kart Kanban i wprowadzenie niezbdnych korekt wykonania, 4. powrót do działa wykonawczych Kanban w stanie ustalonym.

W kadej ptli Kanban wystpuj dwa zestawy iloci Kanban: biece iloci Kanban stoso-wane w produkcji oraz nowe, przeliczone iloci do wykorzystania w planowaniu i analizie „co jeeli”. Sprawdzajc status kadej ptli, mona odnale te ptle, w których nowe liczby okrelaj zmian w iloci lub wielkoci pojemników Kanban. Jeeli nowy plan jest satysfakcjonujcy, mo-na zaakceptowa przeliczone wartoci. W takim przypadku system automatycznie zapisze wartoci biece w historii i przeniesie je do nowych wartoci. Wpisy w historii umoliwiaj ledzenie postpów poszczególnych ptli oraz monitorowanie trendów magazynowych.

W systemie IFS Applications dostpne s dwie funkcje słuce do przeliczania iloci Kan-ban: kalkulacje (obliczenia) Kanban oraz symulacje Kanban. W kalkulacjach Kanban stosowane s formuły i zakładana jest jedna rednia warto dziennego popytu. Uytkownik moe w sposób iteracyjny (cykliczny), symulowa podobne kalkulacje przy zastosowaniu profilu rzeczywistego popytu, w którym prawdopodobne s odchylenia od redniej. Jeeli wynikiem symulacji jest wy-czerpanie zapasów, a wic jeeli zapas magazynowy nie wystarcza do zaspokojenia popytu, sys-tem zwiksza liczb lub wielko pojemników Kanban i uruchamia symulacj ponownie.

Po zaakceptowaniu nowych wartoci proces planowania zostaje zakoczony. Kontrola nad je-go wdroeniem jest przekazywana procesowi Obsługa Kart Kanban.

Rysunek 3. Schemat procesu planowania Kanban w IFS Applications. ródło: badania własne

Ptla Kanban stanowi model przepływów materiałowych Kanban w rodowisku produkcyj-nym od pozyskania materiałów do ich wykorzystania w produkcji (rys.3). Dla kadej pozycji z kontrol Kanban naley zdefiniowa przynajmniej jedn ptl Kanban. Składa si ona z dwóch elementów: lokalizacji, w której pozycja jest stosowana, oraz ródła uzupełniania materiałów, którym moe by inna lokalizacja, grupa lokalizacji, linia produkcyjna, dostawca lub zewntrzne umiejscowienie magazynowe. Kada ptla zawiera dwa zestawy informacji o ilociach Kanban: iloci Kanban istniejce (biece) oraz iloci Kanban planowane (nowe). Istnieje moliwo aktu-alizacji nowych iloci w celach planistycznych wraz ze zmian warunków.

Ptle Kanban mona stosowa do obliczania iloci Kanban, generowania kart Kanban oraz ewentualnie do przeprowadzania transakcji magazynowych. Status ptli Kanban pokazuje, czy ptla ta jest aktywna, oraz warunkuje typy moliwych do wykonania działa. Status moe ulega zmianie w fazie planowania lub wykonania. Faza planowania umoliwia korygowanie iloci bez wpływu na rzeczywiste rodowisko produkcyjne.

Rysunek 4. Schemat procesu obsługi kart Kanban w IFS Applications ródło: badania własne

Rysunek 5. Schemat procesu wykonania Kanban w IFS Applications ródło: badania własne

Podstawow zmienn w kadej kalkulacji i symulacji Kanban jest spodziewana rednia wielko dziennego zapotrzebowania (popytu). Wielko ta jest okrelana dla kadego elementu w ptli Kanban. redni popyt dzienny mona wprowadza rcznie lub zleci jego automatyczne obliczanie przez system (rys. 5). Zapotrzebowanie Kanban jest wic przeliczane na podstawie zamówie klientów. W analizowanym przedsibiorstwie s uywane trzy rodzaje kart: produkcyjna, transportowa i dostawcza (rys. 6). System automatycznie tworzy karty Kanban dla ptli w momencie jej aktywacji lub w momencie zatwierdzenia nowej kalkulacji. Kada karta jest jednoznacznie opisana generowanym systemowo numerem i moe by kart do odzysku (ustawienie domylne) lub nie do odzysku. Karty do odzysku pozostaj w obiegu w ptli do momentu, a zostan usunite lub wycofane. Karty nie do odzysku s stosowane tylko raz i tworzy si je w reakcji na nieoczekiwany wzrost zapotrzebowania. Typ tworzonej karty zaley od ródła uzupełniania zapasów.

Rysunek 6.Karty Kanban ródło: badania własne

Bibliografia

1. IFS 2003 Help: Elektroniczna pomoc systemu IFS Applications 2003 i IFS Elearning.

2. Weniuk D: Algorytm Kanban w zintegrowanym systemie informatycznym IFS Applications (praca dyplomowa niepublikowana), Gliwice 2006.

IMPLEMENTATION ON THE KANBAN ALGORITHM IN THE VIRTUAL COMPANY

Summary

Kanban algorithm implementation in the virtual company is presented. A detail description of the information structure this company is given. The implementation is ilustrated by business processes from IFS Applications system.

Keywords: algorithm Kanban, business process, implementation IFS Applications

Jolanta Krystek, Mieczysław Jagodziski

Instytut Automatyki POLITECHNIKI L
SKIEJ e-mail: jolanta.krystek@polsl.pl,