TPM - obniżenie kosztów utrzymania ruchu - case study
Przedstawiony przypadek dotyczy przedsiębiorstwa z branży obróbki metali, zatrudniającego ok 800 pracowników, które aspirując do pozycji dostawcy 1 rzędu dla liderów w branży automotive podjęło się analizy stanu swojego parku maszynowego popartej wdrożeniem wskaźnika OEE (Overall Equipment Effectiveness).
Total Preventive Maintenance (TPM) - case study
W analizowanym zakładzie podjęto decyzję o analizie wskaźnika OEE w dwóch wariantach. Jeden dla całej firmy który obejmuje cały dostępny czas w okresie oraz OEE operacyjny, który dotyczy pracy samych wydziałów produkcyjnych i operatorów, w którym nie są uwzględniane straty czasu na które operatorzy nie mają wpływu tj.
- planowane postoje (wynikłe z decyzji zarządu)
- brak zamówień
Na wydziałach produkcyjnych prezentowany i analizowany jest jedynie wskaźnik operacyjny, aby uniknąć potencjalnego demotywowania pracowników obniżaniem go poprzez straty, na które wpływ ma jedynie najwyższe kierownictwo zakładu. Aby zebrać dane niezbędne do wyliczenia wskaźnika OEE oraz do późniejszej jego analizy wprowadzono tzw. „Kartę awarii i przestojów”, w której pracownicy dla każdej z maszyn odnotowywali straty, które wyniknęły na danym stanowisku w trakcie dnia pracy, były to m.in.:
- Przezbrojenia
- Naprawy / awarie (od momentu zatrzymania do uruchomienia maszyny
- Regulacja i ustawienie maszyny
- Konserwacje i przeglądy
- Brak oprzyrządowania
- Brak surowca
- Brak dokumentacji
- Braki (wytworzenie braków)
- Brak transportu
- Przerwy organizacyjne (szkolenia, zebrania)
Chociaż przyjęty sposób zbierania danych wydaje się bardzo podstawowy i wymagający dodatkowej pracy związanej z przeniesieniem danych do MS Excel celem dalszych analiz, to pozwolił on na rozpoczęcie prac od razu, bez oczekiwania na specjalistyczne programy do poboru danych. Wielokrotnie w krajowych przedsiębiorstwach autor spotykał się z sytuacją, pomiary wstrzymywane były w oczekiwaniu na system, który całą pracę „wykona za nas”. Najczęściej wdrożenia takich programów przeciągały się miesiącami, opóźniając rozpoczęcie działań doskonalących. Dane zebrane ze wspomnianych powyżej kart były wystarczające do przeliczenia wskaźnika OEE dla zakładu. Danymi wsadowymi były też dane produkcyjne takie jak ilość sztuk zgodnych, czy wydajność zmianowa.
W obliczeniach przyjęto standardowy podział wskaźnika na:
- OEE dostępności - stosunek czasu zaplanowanego na realizację produkcji do czasu który w rzeczywistości możemy na tę produkcję poświęcić (operator ma dostęp do maszyny)
- OEE efektywności - stosunek czasu dostępnego do rzeczywistej pracy. Dostępność jest zaniżana przez straty prędkości wykonywania operacji i w analizowanym przypadku wyliczana jako stosunek rzeczywistej produkcji do jej wolumenu, który powinien zostać wyprodukowany zgodnie z czasami podanymi w technologii
- OEE jakości - stosunek ilości dobrych produktów do produkcji ogółem.
Wskaźnik OEE wyliczony został jako iloczyn powyższych składowych :
OEE = dostępność x efektywność x jakość
Po dokonaniu oceny stanu faktycznego okazało się, że wskaźnik efektywności parku maszynowego OEE dla analizowanego zakładu wacha się od 40 % do 75 %. Aby odpowiednio dobrać zakres działań doskonalących przeprowadzono analizę krytyczności parku maszynowego, dzieląc maszyny na kategorie A, B oraz C. Sama analiza krytyczności oparła się, na zadaniu szeregu pytań dotyczących każdej z maszyn i wybranych elementów infrastruktury. W zależności od udzielonej odpowiedzi przydzielana była określona ilość punktów. Punkty zsumowane dawały obraz tego jak istotne jest dane urządzenie dla naszego zakładu. Punktowane pytania to:
- Jaki wpływ na bezpieczeństwo pracownika może mieć zaistnienie awarii?
- Jaki wpływ na jakość produktu końcowego może mieć zaistnienie awarii?
- Jaki wpływ na plan produkcyjny będzie miało zaistnienie awarii?
- Jakie jest obciążenie maszyny?
- Na ile zamienna jest analizowana maszyna?
- Jaki jest czas dostawy części zamiennych?
- Jaki jest obecny poziom awaryjności maszyny?
- Jaki jest koszt 1h przestoju maszyny?
W zależności od odpowiedzi za każde z powyższych pytań możliwe do uzyskania jest od 0 do 10 punktów. Co za tym idzie maksymalną ilością punktów, które uzyskać może maszyny to 80pkt. W następnej kolejności podzielono park maszynowy zakładu zgodnie z poniższymi kategoriami:
- Maszyny krytyczne – A – 64-80 pkt
- Maszyny istotne – B – 63 – 40 pkt
- Maszyny pomocnicze – C – 39 – 0 pkt
Podjęto decyzję o skupieniu się na wynikach wskaźnika OEE dla maszyn krytycznych (typu A), który wynosił średnio 65%. Po przeprowadzeniu analizy strat na w/w maszynach zespół zauważył, że największy wpływ na wysokość wskaźnika OEE mają straty dostępności urządzań, a konkretnie awarie i regulacje maszyn.
Aby obniżyć powyższe straty w przedsiębiorstwie, oraz podwyższyć efektywność maszyn i urządzeń zaproponowano wdrożenie narzędzia 5S, Autonomous Maintenance oraz Planned Maintenance jako podstawy i filarów Total Productive Maintenance (TPM).
Filary Total Productive Maintenance
TPM jest bardzo rozbudowanym podejściem do zarządzania naszym parkiem maszynowym. Zgodnie z modelem Japońskiego Instytutu Utrzymania Fabryk (ang. Japan Institute of Plant Maintenance) Składa się ono z 8 filarów, są nimi:
- Kobetsu KAIZEN
- Autonomous Maintenance
- Planned Maintenance
- Training and education
- Early Equipement Management
- Quality Maintenance
- Adminitrative and office TPM
- Health, Safety and Environment
Filary stoją na solidnych podstawach takich jak strategia, cele i wskaźniki efektywności. Wiele opracowań w podstawach systemu TPM przedstawia także powszechnie znane 5S. Bez solidnych fundamentów wdrażanie poszczególnych filarów TPM jest nieefektywne, a co więcej w dłuższej perspektywie niemożliwe. Jednym z najważniejszych celów TPM jest zaangażowanie wszystkich pracowników naszej organizacji w utrzymywanie naszego parku maszynowego w perfekcyjnym stanie. Co za tym idzie w ślad za decyzją o rozpoczęciu mierzenia i analizy strat, aby jak najdokładniej „celować” z działaniami optymalizacyjnymi podjęto decyzję o wdrożeniu kolejnych elementów systemu TPM.
Efekty wdrażania TPM
Wprowadzenie 5S pozwoliło na wzrost wydajności pracy dzięki lepszej organizacji stanowisk pracy m.in. poprzez ograniczenie lub wyeliminowanie czynności nie dodających wartości (poszukiwanie informacji, narzędzi lub dokumentów, czas poświęcony na korygowanie błędów itp.). Największym przedsięwzięciem dla organizacji było jednak zdecydowanie wdrożenie Autonomous Maintenance na maszynach krytycznych, a konkretnie zwiększenie zaangażowania operatorów w działania konserwacyjne maszyn na których pracują na co dzień. W omawianym przypadku jak i w wielu innych organizacjach funkcjonowały tzw. silosy funkcyjne i podział „my i oni”. Operatorzy wychodzili z założenia, że odpowiedzialni są jedynie za produkcję, zaś utrzymanie maszyn to w 100% obowiązek UR. Odpowiednie wdrożenie pierwszych 3 kroków Autonomicznego Utrzymania Ruchu skutecznie poprawiło współprace pomiędzy wspomnianymi wydziałami. Poniżej przedstawiono po krótce sposób wdrażania podstawowych 3 kroków Autonomous Maintenance:
Krok 1 – gruntowne czyszczenie i poszukiwanie usterek
-
- Gruntowne czyszczenie urządzeń, detal po detalu.
- Poszukiwanie niedoskonałości
- Poszukiwanie usterek, braków technicznych na maszynie
- Oznakowanie wszelkich nieprawidłowości czerwoną kartką TPM
- Definiowanie punktów do doskonalenia na maszynie
- Poszukiwanie sposobów doskonalenia wykonywania działań utrzymujących maszynę w doskonałej kondycji
Krok 2 – Eliminacja źródeł zabrudzeń i doskonalenie konserwacji
-
- Tworzenie map miejsc trudnodostępnych
- Tworzenie map zabrudzeń
- Eliminacja źródeł zabrudzeń: kurz, kamień, wycieki, poluzowania, itp.
- Zapobieganie wyciekom, zabrudzeniom u źródła
- Eliminacja trudności w dostępie do punktów smarnych, kontrolnych
- Wdrażanie pomysły doskonalące wynikających z analizy działań i map
Krok 3 – standardy czyszczenia, smarowania i konserwacji
-
- Tworzenie standardów instrukcji dla czyszczenia, smarowania i inspekcji
- Tworzenie wizualnych punktów kontrolnych na urządzeniach i maszynach
- Wdrożenie zarzadzania wizualnego na maszynie – poziomy cieczy, wskazania manometrów, stany napięcia, stany ciśnienia, położenie zaworów
- Wdrażanie pomysły doskonalące wynikające z analizy działań i map
Ważne odnotowania jest podkreślenie wagi odpowiedniego rozłożenia kolejnych kroków w czasie, jak i zaplanowanie kolejności w której nasze maszyny obejmowane zostaną systemem. W ramach tylko pierwszego kroku AM zespół definiował średnio 20 – 30 usterek do usunięcia i usprawnień do wdrożenia na maszynach. Jednoczesne rozpoczęcie wdrażania na kilkunastu maszynach w przypadku omawianego przedsiębiorstwa zablokowałoby Dział Utrzymania Ruchu i szybko zniechęciłoby uczestników do dalszych prac. Dzięki rozłożeniu prac na okres ok 24 miesięcy wdrożenie zakończyło się pełnym sukcesem.
Wprowadzenie AM pozwoliło na zwiększenie świadomości operatorów odnośnie maszyn i urządzenia, oraz odciążyło Wydział Utrzymania Ruchu od wykonywania konserwacji oraz drobnych inspekcji, pozwalając na skupienie się na planowanych remontach i naprawach maszyn krytycznych. Elementem wdrożenia AM był także wizualny system zgłaszania usterek maszyn, aby jak najbardziej ograniczyć nadmierne wzywanie utrzymania ruchu do sytuacji nie zagrażających bezpośrednio przerwaniu ciągłości produkcji. Z uwagi na prostotę jego działania wdrożony został on na całym zakładzie, nie tylko na maszynach krytycznych. W zakładzie usterkę definiowano jako sytuację w której z maszyna nie jest w stanie utrzymać założonej wydajności, jakości lub poziomu bezpieczeństwa, jednak sama jej praca może dalej trwać. Często są to odchyłki od standardu, które utrudniają pracę operatorowi. Do stworzenia w/w systemu wykorzystano Czerwone Kartki TPM, stworzone na potrzeby realizacji pierwszego kroku Autonomous Maintenance. Po nadaniu prostego do spisania numeru każdej z maszyn objętych systemem na stanowiskach pracy pojawiły się kuwetki z pustymi Czerwonymi Kartkami TPM. Operator, który w trakcie pracy wykrył usterkę zgłasza ją do swojego Lidera, który to podejmuje decyzję, czy wykrytą nieprawidłowość zgłosić jako awarię (bezpośrednie działania UR), czy też wypisać kartę usterki. W przypadku określenia nieprawidłowości jako usterki, operator wypisuje Czerwoną Kartkę TPM, górną jej część odrywa i montuje na maszynie możliwie blisko miejsca wystąpienia usterki, zaś dolną część wrzuca ją do kuwetki zbiorczej umieszczonej przy tablicy wydziałowej. Na koniec zmiany określony pracownik UR zbiera kartki i przekazuje je do Szefa UR, który to kolejnego dnia roboczego w czasie odprawy o 6:00 określa, który z jego pracowników i kiedy ma zająć się zgłoszeniem. W zależności od rangi usterki może ona być zaplanowana do usunięcia w czasie najbliższych godzin, dni lub w czasie najbliższego przeglądu planowego. Co ważne, oczekujące do usunięcia zgłoszenia trafiają na tablicę zbiorczą, dzięki czemu operator zgłaszający usterkę widzi, że UR zaplanował działania związane z nieprawidłowością przez niego zgłoszoną. Zastosowanie powyższego systemu ograniczyło nagłe wezwania personelu UR do spraw błahych i nie zagrażających ciągłości produkcji praktycznie do zera, dzięki czemu mają oni więcej czasu na działania planowane. Zakład monitoruje także tzw. krzywą zaufania, czyli stosunek zgłoszonych usterek do ilości usterek usuniętych, tak aby jeszcze polepszać współpracę pomiędzy operatorami, a pracownikami UR.
Dzięki zastosowaniu powyższych narzędzi wskaźnik OEE dla omawianych urządzeń na przestrzeni 2 lat podniósł się i ustabilizował na poziomie 76%, co przełożyło się na znaczny wzrost dostępności parku maszynowego, a co za tym idzie także wzrost wydajności zakładu. Prace nad wdrożeniem Total Productive Maintenance przełożyły się także na znaczną redukcję kosztów związanych z utrzymaniem ruchu maszyn.
W omawianym przypadku, kosztami związanymi z Wydziałem Utrzymania Ruchu, były nie tylko koszty magazynu części zamiennych, ale też koszty wynajęcia firm serwisowych, remontów, materiałów inne, pomniejsze. W dużej mierze opierając się na założeniu, że koszt zapobiegania awarii jest niższy, niż koszt jej nagłego usuwania w okresie 2 lat udało się obniżyć koszty utrzymania ruchu o ok. 8%. Rotacja zapasów części zamiennych i materiałów wykorzystywanych przez Wydział Utrzymania Ruchu wynosiła dla omawianego przypadku wynosiła 90 dni. Dzięki wdrożeniu TPM i wprowadzeniu systemu wspomagającego utrzymanie ruchu maszyn i urządzeń (CMMS) rotacja części zamiennych została zmniejszona do ok. 30 dni, zmniejszono też o 70% powierzchnię magazynu UR przeznaczając odzyskaną powierzchnię na zwiększenie powierzchni warsztatowej oraz zmniejszono średnią wartość zapasów o 60%.
Wdrożenie przedstawionych narzędzi przełożyło się także na kulturę organizacyjną przedsiębiorstwa, a szczególnie na polepszenie współpracy między działami produkcyjnymi, a Utrzymaniem Ruchu. Operatorzy chętnie komunikują wszelkie wykryte nieprawidłowości na maszynach i wypracowali w sobie gospodarskie podejście do swoich stanowisk pracy, biorąc coraz większą odpowiedzialność za ich stan i bezawaryjność. Wdrożenie rozszerzane będzie na kolejne obszary przedsiębiorstwa.
Autor: Łukasz Bielakowski
Źródło: Służby Utrzymania Ruchu 2022