Heijunka: wyrównanie wolumenu i miksu produkcji

Heijunka to wyrównanie rodzaju i ilości produkcji w stałym okresie. Według słownika Lean Enterprise Institute pozwala spełniać popyt klientów bez grupowania w duże partie, a dzięki temu utrzymuje niskie zapasy, zaangażowany kapitał, zatrudnienie i czas realizacji w całym strumieniu wartości. Nazwa oznacza z japońskiego mniej więcej „wyrównywanie”. W tekście wyjaśniamy dwa rodzaje wyrównania, liczymy rozkład trzech wyrobów w ciągu zmiany i pokazujemy, kiedy heijunka się nie opłaca.

Wolumen i miks

Wyrównanie wolumenu oznacza stałe tempo produkcji, gdy zamówienia z dnia na dzień się zmieniają. Lean Enterprise Institute opisuje to jako niewielki bufor wyrobów gotowych przy wysyłce, który pozwala zakładowi i dostawcom pracować równo, zamiast reagować na codzienne skoki. Wyrównanie miksu polega na tym, że zamiast wytwarzać wszystkie sztuki jednego modelu naraz, przeplata się modele w powtarzalnej sekwencji zgodnej z tygodniową strukturą popytu. Producent masowy zgrupowałby wyroby, żeby ograniczyć przezbrojenia. Producent szczupły przeplata je i skraca przezbrojenia, żeby było to możliwe.

Prosty przykład wyrównania wolumenu. Zamówienia w pięciu kolejnych dniach: 120, 180, 150, 130 i 170 sztuk, razem 750, średnio 150 na dzień. Zakład produkuje codziennie 150 sztuk. Stan zapasu wyrobów gotowych na koniec kolejnych dni: +30, 0, 0, +20, 0. Bufor nie przekracza więc 30 sztuk, czyli piątej części dziennej produkcji. Bez wyrównania linia musiałaby mieć zdolność na 180 sztuk dziennie, o 20 % większą od średniej, a w pozostałe dni stałaby albo robiła zapas bez zamówienia.

Skrzynka heijunka i takt

Narzędziem jest skrzynka heijunka. Według LEI wiersz skrzynki to jeden wyrób, a kolumna to równy odcinek czasu, w którym pracownik logistyki wewnętrznej pobiera kartki kanban. Jedna kartka oznacza jeden pitch produkcji jednego wyrobu, a pitch to takt razy ilość w pojemniku.

Przykład własny. Na zmianie jest 450 min czasu pracy. Dzienny popyt: wyrób A 90 sztuk, B 45 sztuk, C 15 sztuk, razem 150. Takt wynosi 450 / 150 = 3 min. Pojemniki: A po 10 sztuk, B i C po 5.

Zmianę dzielimy na 15 okienek po 30 minut. Wzór na pięć okienek, powtarzany trzy razy: A, B+B, A, B+C, A. Po trzech powtórzeniach wyrób A ma dziewięć kartek, B dziewięć, C trzy, razem 21, czyli tyle samo co w popycie. Klient wyrobu C dostaje pierwsze sztuki w drugiej godzinie zmiany, nie po ponad sześciu godzinach, kiedy skończyłaby się seria A i B.

Cena wyrównania: przezbrojenia

W naszym wzorze wyrób zmienia się 15 razy na zmianie. Produkcja seriami A, B, C wymaga dwóch zmian wyrobu. Różnica to 13 dodatkowych przezbrojeń. Przy 12 minutach na przezbrojenie to 156 min. Zmiana w przykładzie ma 450 min i jest w całości zapełniona pracą (270 + 135 + 45), więc na te 156 min nie ma rezerwy. Przy 2 minutach to 26 min. Wniosek jest nasz, nie z żadnego źródła: bez krótkich przezbrojeń heijunka przenosi koszt z magazynu na maszynę.

Wniosek pasuje do badania w czasopiśmie Journal of Industrial Engineering and Management (2024). Autorzy porównali w jednej fabryce produkcję na zamówienie, produkcję wyrównaną tygodniowo i produkcję z minimalną liczbą przezbrojeń. Dla tej fabryki najlepsza była produkcja na zamówienie, bo najważniejsze były terminy dostaw. Do czynników powodzenia heijunki autorzy zaliczyli czas przezbrojenia, liczbę rodzajów wyrobów i wielkość partii oraz zdolność linii.

Kiedy heijunka się nie sprawdza

Artykuł z Oviedo przywołuje też autorów, według których heijunka nie ma sensu przy produkcji masowej i jest niemożliwa przy produkcji jednostkowej, gdzie każdy element jest inny. W ankiecie z 2011 roku, którą cytuje (Cudney i Elrod), tylko 33 % praktyków uznało, że heijunka została u nich wdrożona z powodzeniem, wobec 85 % dla 5S i 62 % dla kanbanu. Gorzej działa przy wielu odmianach produkowanych na zamówienie, dużej zmienności i krótkich terminach dostaw, bo wtedy bufor wyrobów gotowych rośnie, a przezbrojenia pochłaniają zdolność. To ten sam układ, który opisują autorzy badania z Oviedo. Zanim ktoś kupi tablicę i kartki kanban, warto policzyć na własnych danych trzy liczby: czas przezbrojenia, liczbę wariantów i zmienność popytu z ostatnich tygodni.

Przy pobieraniu kartek warto trzymać się jednego rytmu. W przykładzie jest to pobranie co 30 minut. Gdy kartki pobiera się raz na zmianę, skrzynka przestaje wyrównywać cokolwiek i staje się zwykłą listą zleceń. Pobranie powinno być też momentem kontroli: czy sztuki z poprzedniego okienka rzeczywiście powstały.

Zanim zbudujesz skrzynkę

LEI zaleca przed wyborem metody planowania wykonać analizę ABC i obliczyć zapas wyrobów gotowych dla każdego wyrobu. Sprawdź też, czy popyt jest na tyle stabilny, żeby wzór miał sens. Wzór, który nikt nie utrzymuje po dwóch tygodniach, jest gorszy od prostej kolejności zleceń.

Wykonanie sekwencji w danych MES

SYMESTIC pokazuje status i bieżący etap każdego zlecenia oraz pozwala ustawić limit zleceń równolegle na stanowisko. To dobra baza do porównania sekwencji planowanej z wykonaną. Szczegółowe planowanie kolejności na maszynie wymaga osobnego systemu APS. W demonstracji można omówić, jakie zdarzenia z hali będą porównywane z wzorem.

Źródła

1. Lean Enterprise Institute: Heijunka
2. Lean Enterprise Institute: Heijunka Box
3. Alvarez, Avella, Martinez: Heijunka Implementation, JIEM 17(3), 2024

Powiązane: Kanban

O autorze

Christian Fieg

Head of Sales w SYMESTIC. Ponad 25 lat w przemyśle produkcyjnym, Six Sigma Black Belt, globalne wdrożenia MES (wcześniej iTAC, Dürr, Visteon). · LinkedIn