Wszystko, co musisz wiedzieć o przepływie materiałów

Szukając definicji przepływu materiałów, natrafisz na różne źródła (VDI 2689, VDI 2411, REFA…). W swoich kontekstach mówią one jednak zgodnie:

Zasadniczo rozróżnia się wewnątrzzakładowy i zewnętrzny przepływ materiałów. Ma to z kolei wpływ na sposób postępowania przy planowaniu przepływu materiałów.

Podczas gdy zewnętrzny przepływ materiałów jest z reguły realizowany przez operatorów logistycznych łącznie ze zleceniami innych klientów, wewnątrzzakładowy przepływ materiałów pozostaje w gestii samego przedsiębiorstwa.

Wewnątrzzakładowy przepływ materiałów zaczyna się najczęściej od dostawy surowców, części lub podzespołów do magazynu przyjęć, a kończy z reguły wydaniem gotowych produktów lub półfabrykatów w strefie wydań. Wszystkie procesy transportowe między magazynem przyjęć a strefą wydań należą więc do wewnątrzzakładowego przepływu materiałów.

Może on być realizowany różnymi środkami transportu. Z jednej strony są to środki transportu obsługiwane przez ludzi, jak wózek widłowy, pociąg logistyczny czy wózek ręczny. Z drugiej strony istnieją środki transportu niewymagające operatora, jak przenośnik rolkowy, wózki AGV czy układnica regałowa.

Celem jest realizacja przepływu materiałów przy możliwie najmniejszym nakładzie, dlatego coraz częściej stosuje się automatyczne systemy transportowe.

Ponieważ mimo wszystkich optymalizacji transport zwykle nie dodaje produktowi żadnej wartości, przepływ materiałów należy zawsze ograniczać do niezbędnych transportów.

Rejestracja przepływów materiałów jest w gruncie rzeczy bardzo prosta, w praktyce okazuje się jednak zwykle sporym wyzwaniem. Teoretycznie każde przedsiębiorstwo ma w systemie ERP i odpowiednich marszrutach technologicznych zdefiniowane procesy i wie, skąd dokąd trzeba transportować materiały, części czy produkty. W modułach logistycznych zapisane są także środki transportu i wielkości partii transportowych. Gdy jednak przyjrzeć się rzeczywistym procesom transportowym, często okazuje się, że procesy zaplanowane zwykle nie pokrywają się z rzeczywistymi.

Dzięki rosnącemu wykorzystaniu systemów sterowania wózkami widłowymi i wózków AGV tę różnicę można w dużej mierze zniwelować. Ale co ze wszystkimi pozostałymi procesami, które często są realizowane doraźnie, w reakcji na zdarzenia?

W przypadku tych procesów najlepiej działać krok po kroku:

1. Do pierwszej rejestracji przepływów materiałów wystarczy odwzorowanie na podstawie procesów zaplanowanych w systemie ERP lub istniejących marszrut technologicznych.
2. Jeśli brakuje informacji lub wartości nie są wiarygodne, można je doprecyzować poprzez ręczną rejestrację albo rozmowy z pracownikami.
3. A jeśli chcesz wiedzieć wszystko dokładnie – istnieją już także systemy śledzenia indoor, które rejestrują trasy palet czy wózków widłowych.

Do planowania procesów i layoutów z reguły wystarczą dwa pierwsze kroki.

Ważne dane przy rejestracji przepływów materiałów to:

Jeśli dostępne są tylko informacje o źródle i celu, mówimy o jakościowej rejestracji przepływów materiałów. Gdy równolegle rejestrowane są pozostałe dane, przepływy materiałów można także skwantyfikować. Mówimy wtedy również o partiach transportowych.

Sposób przedstawienia przepływów materiałów zależy od celu – możliwości jest kilka.

Odpowiadając na to pytanie, trzeba pamiętać, że na layout wpływa wiele czynników. Zwłaszcza w istniejących strukturach i budynkach istotnym kryterium wpływającym na kształt layoutu jest często potrzebna i dostępna przestrzeń. Swoją rolę odgrywa oczywiście także dostępny budżet, analizowany w relacji korzyści do nakładów przy zmianach layoutu.

Jeśli jednak uwolnić się od wszelkich ograniczeń, takich jak kształt działki czy forma budynków, i móc postawić fabrykę na przysłowiowej zielonej łące – według jakich kryteriów kształtowałoby się wtedy layout?

Właśnie w tym miejscu do głosu dochodzą różne systemy przepływów fabryki. Wiadomo wprawdzie, jakie produkty mają być wytwarzane i jakie powierzchnie są potrzebne na stanowiska robocze i magazyny, często pozostaje jednak jedno otwarte pytanie: jak najlepiej rozmieścić je względem siebie? Powiązanie rozmieszczanych powierzchni poprzez różne przepływy bardzo szybko prowadzi do rozwiązania. Ponieważ obok przepływu materiałów wszystkie pozostałe przepływy – informacji, energii i mediów, ale także ruch osób – mają zwykle mniejsze znaczenie dla kosztów inwestycyjnych i operacyjnych, to przepływ materiałów jest systemem przepływów decydującym o layoucie i wywiera najważniejszy wpływ na jego kształt.

Wpływ przepływu materiałów na koszty może być znaczący. Zdarza się, że części pokonują w fabryce wiele kilometrów, zanim zostaną wysłane jako produkt. Do obsługi tych tras potrzebne są odpowiednie środki transportu, a ich liczba przekłada się bezpośrednio na koszty – zarówno inwestycyjne, jak i operacyjne.

Często przeocza się jednak związane z tym negatywne skutki drugiego rzędu. Dłuższe transporty prowadzą do wydłużenia czasu przejścia, co z kolei jest negatywnie odbierane przez odbiorcę końcowego. Na dłuższych transportach cierpi też często jakość części, bo nie są one transportowane w docelowym opakowaniu. Rośnie przy tym bezpośrednio liczba braków i nakład na poprawki.

Aby mimo długich tras zapewnić zaopatrzenie stanowisk w materiał, trzeba przewidzieć więcej powierzchni buforowych. Idzie z tym w parze wzrost zapasów. To bezpośrednio wpływa na koszty powierzchni i kapitał zamrożony w materiale.

Nie wolno przy tym zapominać, że wraz z długimi trasami oraz większą liczbą środków transportu, powierzchni i zapasów rośnie także nakład organizacyjny. Przekłada się on na wyższe koszty osobowe.

Coraz mocniej w centrum uwagi znajduje się także marnotrawstwo energii i często idące z nim w parze obciążenie środowiska. W dobie zmian klimatu również przedsiębiorstwa są odpowiedzialne za obniżanie emisji CO2 – a więc za patrzenie nie tylko na własne koszty, lecz, poprzez ochronę klimatu, także na koszty nas wszystkich.

Zdecydowanie warto więc analizować przepływy materiałów i na tej podstawie prowadzić planowanie przepływu materiałów. Doświadczenia użytkowników pokazują, że same przepływy materiałów kryją potencjał oszczędności rzędu 10–20 % kosztów produkcji.

Aby trwale i efektywnie zoptymalizować przepływ materiałów, konieczna jest kompleksowa analiza przepływu materiałów. Rejestruje się w niej wszystkie procesy transportowe i magazynowe, aby zidentyfikować deficyty w przepływie materiałów i wyeliminować je odpowiednimi działaniami nakierowanymi na wzrost efektywności.

Analiza przepływu materiałów jest stosunkowo prosta i można ją przeprowadzić w czterech krokach:

1. Definicja celów
   • Ustalenie celów do osiągnięcia (np. skrócenie czasu przejścia o 10 %)
   • Wyznaczenie granic analizowanego obszaru (np. przyjęcie towarów/wysyłka)
2. Gromadzenie danych
   • Odwzorowanie wszystkich procesów transportowych w analizowanym obszarze w formie grafów strumienia wartości lub macierzy transportowej – jakościowe ujęcie przepływów materiałów
   • Rejestracja transportowanych ilości materiałów (intensywność transportu) i pokonywanych tras (trasa transportowa) – ilościowe ujęcie przepływów materiałów
   • Przypisanie środków transportu i nośników transportowych do procesów transportowych
   • Rejestracja partii transportowych (liczba części na transport)
   • Rejestracja stałych i zmiennych kosztów transportu
3. Analiza danych
   • Obliczenie pracy transportowej jako iloczynu intensywności transportu i tras transportowych
   • Obliczenie kosztów transportu
   • Prezentacja przepływów materiałów w formie diagramu Sankeya
   • Wskazanie przepływów materiałów o wysokiej pracy transportowej w formie diagramu odległości i tras
4. Potencjały działania
   • Wyprowadzenie działań dotyczących zmian strukturalnych w layoucie w celu skrócenia tras
   • Wyprowadzenie działań dotyczących technologii transportu w celu zmniejszenia liczby transportów lub kosztów transportu

Wynikiem analizy przepływu materiałów są konkretne działania, których wdrożenie pozwala osiągnąć założone cele i odpowiednio zwiększyć efektywność produkcji.

Wraz z malejącą głębokością produkcji własnej, rosnącą różnorodnością wariantów i postępującą globalizacją przepływy materiałów między przedsiębiorstwami i wewnątrz nich stają się coraz bardziej złożone. Do tego ciągłe zmiany wynikające z coraz krótszych cykli życia produktów wymuszają nieustanne dostosowywanie przepływów materiałów. Rzetelne planowanie przepływu materiałów jest w tych warunkach nieodzowne.

Odwzorowanie wewnątrzzakładowych procesów tworzenia wartości – od zaopatrzenia przez produkcję aż po wysyłkę – tworzy bazę planistyczną dla przepływów materiałów kontrolowanych przez firmę. Ważne jest przy tym interdyscyplinarne i całościowe podejście, ponieważ różne obszary, procesy i systemy fabryki powinny być traktowane jako jedna całość.

Najważniejszym celem planowania przepływu materiałów jest minimalizacja pracy transportowej.

Praca transportowa to iloczyn transportowanej ilości materiału i pokonywanej trasy. Trasa między poszczególnymi etapami tworzenia wartości zależy z kolei w decydującym stopniu od tego, ile miejsca zajmują same zasoby (powierzchnie/stanowiska robocze/magazyny) oraz niezbędne trasy transportowe między nimi.

Patrząc na strumień wartości (Value Stream Mapping), ta droga powinna dążyć do zera, tzn. produkty powinny być przekazywane bezpośrednio ze stanowiska na stanowisko. W większości przypadków tak prostą zasadę da się jednak zrealizować tylko w pojedynczych obszarach; dla całej fabryki potrzebne jest podejście całościowe.

Można je bardzo dobrze wdrożyć, stosując proste metody, jak np. metoda trójkątów, oraz odpowiednie oprogramowanie. W ramach wspólnych warsztatów uczestnicy z różnych działów (planiści logistyki, planiści fabryki, technolodzy, planiści produkcji, projektanci instalacji itd.) mogą wspólnie przeprowadzić całościowe planowanie przepływu materiałów.