Na czym polega elastyczność w produkcji? Dlaczego jest obecnie tak ważna i jak ją uzyskać?

Produkować dużo, szybko i wydajnie, a do tego w miarę jak najtaniej. Takie założenia przyświecały firmom produkcyjnym przez długie lata. W ostatnim czasie zmienia się jednak paradygmat wydajnej produkcji. Przedsiębiorstwa, które chcą być obecnie konkurencyjne na rynku, muszą umiejętnie dostosowywać swoją produkcję do często zmieniającego się popytu rynkowego, a to oznacza, że muszą stawiać na elastyczne systemy produkcyjne.

Spis treści

1. Czym jest elastyczny system produkcyjny?
2. Na czym polega elastyczność w produkcji?
3. Z jakich podstawowych elementów składa się system produkcyjny?
4. Elastyczny system produkcyjny – komponenty
5. Zalety i wady FSM

Automatyzacja procesów produkcyjnych staje się dziś powoli standardem w całym przemyśle wytwórczym. Nie oznacza to jednak, że samo wdrożenie zautomatyzowanych rozwiązań od razu przełoży się na sukces rynkowy. W mocno konkurencyjnych branżach, przy dynamicznie zmieniającym się popycie rynkowym i dostępnym szerokim asortymencie niezwykle istotna staje się również kwestia elastyczności produkcji.

Czym jest elastyczny system produkcyjny?

Produkcja przy wykorzystaniu elastycznych systemów produkcyjnych wyróżnia się zdolnością do szybkiej i łatwej zmiany zarówno wytwarzanego asortymentu, jak i wielkości wytwarzanej serii produktów bez konieczności kosztownego i czasochłonnego przezbrajania maszyn czy innych zmian na linii produkcyjnej, a tym samym bez dłuższych przestojów w produkcji. W teorii produkcja zarówno wielkoseryjna, jak i niewielkich serii produktów, a nawet jednostkowa powinny być tak samo wydajne.

Szybsze wprowadzenie nowego produktu na rynek, zminimalizowanie ryzyka błędów na etapie projektowym czy osiągnięcie szybszego zwrotu nakładów inwestycyjnych możemy, też uzyskać stosując rozwiązania wykorzystujące wirtualną lub rozszerzoną rzeczywistość. Piszemy o tym w artykule Wirtualna i rozszerzona rzeczywistość - o nowoczesnych technologiach w przemyśle. Czym się różnią i do czego są wykorzystywane?

Na czym polega elastyczność w produkcji?

Elastyczna produkcja oznacza, że ta sama linia produkcyjna i te same maszyny są w stanie szybko zmieniać swój profil produkcyjny, przy zachowaniu wydajności na wysokim poziomie. Cała produkcja musi być więc zarządzana w kierunku jak największej uniwersalności – w zależności od wymagań rynkowych przedsiębiorstwo może być zmuszone np. albo do nagłego przerwania produkcji danego produktu i rozpoczęcia wytwarzania całkowicie innego, albo do kontynuowania produkcji tego samego elementu, jednak po wdrożeniu drobnych modyfikacji czy też wytwarzania coraz to innych produktów zgodnie z zamówieniami płynącymi z rynku. Bez względu na wybrany scenariusz produkcja powinna być jak najbardziej wydajna i zapewniać przedsiębiorstwu płynne przechodzenie pomiędzy poszczególnymi jego wariantami.

Przeczytaj także:

• Nowoczesne technologie w przemyśle: wirtualna i rozszerzona rzeczywistość. Czym się różnią i do czego są wykorzystywane?
• Jakie możliwości w logistyce magazynowej daje sztuczna inteligencja?

O elastyczności można mówić nie tylko w kontekście wytwarzanego produktu, ale również całej struktury produkcyjnej przedsiębiorstwa. W przedsiębiorstwie z elastycznym systemem produkcyjnym np. maszyna lub gniazdo robocze są w stanie realizować określone czynności, żeby za chwilę, po szybkim ich przekonfigurowaniu, móc wykonywać całkiem inne zadania związane z innym produktem bądź innym etapem produkcyjnym. W elastycznej strukturze produkcyjnej stosunkowo łatwo jest zastąpić jeden element systemu innym czy też zmienić relacje między poszczególnymi elementami systemu.

Z jakich podstawowych elementów składa się system produkcyjny?

5 najważniejszych cech elastycznego systemu produkcyjnego:

• zdolność do produkowania dużej liczby różnorodnych wyrobów na tej samej linii produkcyjnej przy wykorzystaniu tych samych maszyn i urządzeń,
• łatwość adaptacji produkcji do nowych wyrobów bez względu na kolejność ich wytwarzania,
• szybkość dostosowania systemu produkcyjnego do zmian, tj. maksymalne skrócenie czasu od złożenia zamówienia do wytworzenia produktu,
• integracja techniczna, która oznacza zmniejszenie liczby elementów systemu produkcyjnego bez ograniczania jego funkcjonalności,
• integracja funkcjonalna, która oznacza zwiększenie zakresu realizowanych funkcji w systemie (od przygotowania i planowania procesu produkcyjnego aż do kontroli wytworzonych elementów).

Elastyczny system produkcyjny – komponenty

Przedsiębiorstwa, które chcą stawiać na elastyczną produkcję, powinny wdrożyć elastyczny system produkcyjny (FMS – Flexible Manufacturing System). Przy czym niezwykle istotne jest użycie w tego typu systemach odpowiednich rozwiązań produkcyjnych.

W skład takiego systemu wchodzą z reguły centralny lub rozproszony układ sterowania komputerowego i sterowane przez niego podsystemy wykonawcze (czyli różnego rodzaju maszyny i urządzenia biorące udział w procesie produkcyjnym), które są zintegrowane z układem zautomatyzowanego transportu i składowania przetwarzanych podzespołów i gotowych wyrobów oraz wymaganych do produkcji narzędzi i innych pomocniczych zasobów. Elastyczny system produkcyjny powinien charakteryzować się wysokim poziomem automatyzacji – wszystkie czynności związane bezpośrednio z produkcją oraz zadania pomocnicze, które w tradycyjnym systemie produkcyjnym wykonuje operator, w systemach elastycznych są w całości lub w dużej części zautomatyzowane, a udział człowieka jest niewielki.

Wspomniana wyżej integracja techniczna elastycznych systemów produkcyjnych oznacza konieczność stosowania środków wytwórczych, które będą charakteryzować się szerokim zakresem realizowanych zadań oraz wysokim poziomem zautomatyzowania. Podstawą każdego systemu produkcyjnego są obecnie maszyny (np. obrabiarki) sterowane numerycznie, jednak w systemach elastycznych z powodzeniem stosowane są również maszyny kombinowane (wielofunkcyjne), centra obróbcze, autonomiczne gniazda obróbkowe czy elastyczne linie obróbkowe.

Celem zaawansowanych maszyn produkcyjnych jest możliwość zrealizowania wielu różnorodnych czynności obróbczych za pomocą różnych narzędzi (najczęściej przechowywanych w magazynie narzędziowym z automatyczną zmianą narzędzi) przy jednym zamocowaniu detalu. W efekcie po takiej obróbce otrzymujemy już element w pełni lub w dużej mierze obrobiony.

• Zobacz także: 5 najważniejszych trendów technologicznych w logistyce w 2024 r. według ekspertów Blulog

Zalety i wady FSM

Dobrze zaprojektowany i wdrożony elastyczny system produkcyjny powinien zapewnić przedsiębiorstwu wiele korzyści, które przełożą się na zwiększenie produktywności i wydajności zakładu.

Do najważniejszych zalet elastycznej produkcji należą:

• uzyskanie takiej samej lub podobnej efektywności produkcji jednostkowej lub małoseryjnej, jak produkcji wielkoseryjnej,
• możliwość produkowania różnorodnego asortymentu bez względu na wielkość partii,
• skrócenie czasów przezbrojeń i uruchomienia produkcji nowych produktów,
• zmniejszenie zapasów magazynowych,
• skrócenie cyklu produkcyjnego zgodnie z bieżącym zapotrzebowaniem rynkowym,
• możliwość szybkiego dopasowania się do potrzeb klientów (m.in. skrócenie terminów dostaw).

Wdrożenie systemu elastycznego, a tym samym odpowiednich rozwiązań technologicznych, może wiązać się z wyższym kosztem początkowym. Mowa tu zarówno o specjalistycznych maszynach produkcyjnych, ale również o zaprojektowaniu całego systemu, jak i zatrudnieniu odpowiednio wykwalifikowanych pracowników. Zaprojektowanie FSM jest również bardziej czasochłonne, a przy tym wymaga stałej kontroli funkcjonowania złożonej sieci maszyn i urządzeń.

Warto też mieć świadomość, że nie w każdym przypadku wdrożenie systemu elastycznej produkcji musi być dla przedsiębiorstwa koniecznością. Wciąż bowiem istnieją takie branże i takie firmy, które zajmują się produkcją jednej grupy produktowej i dającej się przewidzieć perspektywie nie zajdą w tym zakresie większe zmiany. A zmiany wytwarzanego asortymentu odbywają się stosunkowo rzadko i przedsiębiorstwa mają odpowiednią ilość czasu, żeby przygotować się do zmian produkcji.

Mimo wspomnianych wad elastyczna produkcja może przynieść przedsiębiorstwu w dłuższej perspektywie czasu same korzyści, w tym przede wszystkim wzrost wydajności w bardzo konkurencyjnym otoczeniu rynkowym.

Wojciech Traczyk