Фундаментальный подход к совершенствованию производства

Введение

Механизм производства

Перед изучением производственной системы Тойоты нам необ­ходимо понять общую функцию производства.

Производство — это совокупность процессов и операций. На рис. 1 показана схема производства, отражающая процесс — дейст­вия, преобразующие материал в продукцию, — состоящий из ряда операций.

Когда мы рассматриваем процесс, то видим движение материала во времени и пространстве, преобразование сырья сначала в полу­обработанную заготовку, а затем в готовую продукцию. С другой стороны, когда мы рассматриваем операции, то видим работу, вы­полняемую для этого преобразования, — взаимодействие и движе­ние средств производства и рабочих во времени и пространстве.

При анализе процесса изучается поток материала или продук­ции; при анализе операций изучается деятельность рабочих и стан­ков по преобразованию продукта. Рассмотрим типичное изделие, на­пример вал, обрабатываемый на токарном станке: вал сверлится, за­тем обтачивается и, наконец, обрезается на заданную длину. Эта последовательность изменений вала представляет собой процесс. Вначале на станке сверлятся центровые отверстия, происходит об­работка внешней поверхности, а затем подрезаются торцы вала по заданным параметрам. Эта серия действий — операции.

Для того чтобы добиться фундаментального улучшения произ­водственного процесса, нам необходимо различать поток продук­ции (процесс) и поток работы (операцию) и анализировать их по отдельности. Хотя процесс и состоит из серии операций, нельзя рас­сматривать его линейно (см. рис. 2), так как это приводит к ошибоч­ному представлению, что улучшение отдельных операций повыша­ет общую эффективность процесса, в который они входят. Как бу­дет рассмотрено ниже, совершенствование операции, сделанное без учета ее влияния на процесс в целом, может в действительности по­низить общую эффективность. В главах 1 и 2 описываются различ­ные мероприятия по улучшению процессов, а затем операций.

Выводы

Любое производство, выполняемое либо в цехе, либо в офисе, должно рассматриваться как совокупность функциональных про­цессов и операций. Процесс преобразует материалы в продукцию. Операции — это действия людей и оборудования, которые осуще­ствляют подобное преобразование. Для реализации эффективного улучшения производства нужно четко осознавать эти основные по­нятия и их взаимосвязь.

Глава 1

УЛУЧШЕНИЕ ПРОЦЕССОВ

Чтобы добиться максимальной эффективности производства, не­обходимо всесторонне проанализировать и улучшить процесс, пре­жде чем пытаться улучшать операции.

Элементы процесса

Последовательность операций по превращению сырья в готовую продукцию включает 5 различных элементов процесса:

• обработка (О) — физическое изменение материала или его ка­чества (сборка или разборка);

• контроль (О) — сравнение со стандартом;

• транспортировка (О) — перемещение материалов или изделий, изменение их положения в пространстве;

• задержка — период времени, в течение которого не происходит
обработка, контроль или транспортировка.

Существует два типа задержки:

• задержка процесса (I) — вся партия ждет, когда предыдущая
партия обрабатывается, контролируется или транспортируется;

• задержка партии (И) — одно изделие обрабатывается, а дру­гие ждут обработки или завершения обработки деталей всей
партии. Такой вид задержки возможен также при контроле и
транспортировке.

Основы анализа процесса

Любую производственную деятельность независимо от ее вида, сложности и значимости для последующих действий можно анали­зировать с применением указанных 5 символов. Рассмотрим, напри­мер, следующую последовательность:

1. Стальные прутки поставляются с завода S Steel Work и хранят­ся (Ь) перед приемочным контролем.

2. Контролер, осуществляющий приемку, проверяет (О) прутки,
и они снова отправляются на хранение (I). Здесь операция про­
верки (О) символически обозначается как (II) — (<>) — (II).

3. Вся партия транспортируется (■=>) погрузчиком к обрезному
станку и хранится (I) перед обработкой.

4. Прутки обрабатываются (О) и обрезаются на длину 150 мм.
Операция обработки может быть представлена как (II) —
(О)-(II).

5. Между процессами на поддоне находится пять ящиков (I).

6. Ящики по одному транспортируются (■=>) погрузчиком на учас­ток ковки. Операцию транспортировки можно изобразить как
(II) — (Ф) — (II).

7. На участке ковки ящик с обрезанными заготовками транспор­тируется (О) к ковочному прессу и ожидает обработки (I).

8. Обрезанные заготовки одна за одной нагреваются (О) в печи,
транспортируются (■=>) по лотку к ковочному прессу для ковки
(О), а затем направляются (■=>) к обрезному прессу для обрезки
(О), после чего грузятся на поддоны. Весь описанный произ­водственный поток символически выглядит следующим обра­зом: (II) — (О) (нагрев) — (О) — (О) (ковка) — (=>) — (О)
(обрезка) — (II) — (I). Поскольку между нагревом, ковкой и
обрезкой движение осуществляется по одной заготовке, допол­нительной задержки (I) не происходит.

Термообработку, механообработку и сборку можно также пред­ставить символами: (О) — (О) — (^с>) — (I) — (II).

Этот пример убеждает, что для улучшения процесса необходимо рассмотреть все пять элементов:

• обработка,

• контроль,

• транспортировка,

• задержка процесса,

• задержка партии.

На рис. 2 (стр. 62-63) показан другой пример практического ана­лиза процесса по этой методологии.

Совершенствование процесса

Процессы можно совершенствовать двумя путями. Первый — улучшение самого изделия с помощью технико-экономического ана­лиза. Второй — улучшение методов изготовления с точки зрения организации производства или технологии изготовления.

Технико-экономический анализ — это первая стадия совершен­ствования процесса. Он отвечает на вопрос: «Каким образом данное изделие необходимо перепроектировать, чтобы, поддерживая уро­вень качества, снизить затраты на изготовление?» Например, после технико-экономического анализа два элемента, ранее соединяемые винтами, запрессовываются в одну деталь; изделие, собиравшееся путем затягивания 8 винтов по периметру, теперь требует затягива­ния всего четырех винтов с одной стороны, а с другой имеет прорезь с зажимом.

На второй стадии совершенствования процесса — организации производства—ставится вопрос: «Каким образом можно улучшить изготовление данного изделия?». Усовершенствования технологии изготовления касаются таких факторов, как надлежащая темпера­тура плавки и ковки, скорость резания, выбор инструментов и т.п. Улучшения на основе организации производства включают исполь­зование, например, вакуумного литья, высокоскоростного покры­тия, мгновенной сушки и т.д.

Пример 1.1 — устранение облоя. Облой (заусенец) возникает при обычном литье из-за необходимости выполнения отверстий в литейной форме для выхода возду­ха при застывании металла. Почти невозможно своевременно обработать отливку так, чтобы избежать небольших выступов металла.

Ранее облои были неизбежным побочным эффектом операции литья, и их устра­нение оставалось постоянной целью совершенствования. Например, устранение выступов на одной из прессовых операций считалось улучшением, так как до это­го они удалялись напильником вручную.

Поскольку воздух присутствует в литейной форме, возникновение облоев, по-видимому, предопределено. Однако в Германии компания Daimler Benz разрабо­тала метод литья с низким давлением, при котором воздух из формы удаляется ва­куумным насосом до введения расплавленного металла. Такой метод вообще устра­няет облои.

Мы успешно использовали метод вакуумного литья в производственных про­цессах компании Toyota. Позже, при содействии президента компании Dia Plastic Со г-на Цукамото, метод был применен при литье изделий из пластика для повы­шения их качества и снижения дефектности (см. рис. 3-5).

Пример 1.2 — удаление пены. Данный пример касается улучшения высокоско­ростного покрытия. Распыление или орошение покрываемой поверхности приво­дит к 75 %-ному сокращению времени покрытия вследствие удаления нежелатель-

 

 

ных воздушных пузырей. Кроме сокращения времени этот новый метод значи­тельно понижает энергопотребление.

Очевидно, тщательное рассмотрение и изучение традиционно ис­пользуемых методов обработки может привести к разработке новых, более эффективных методов. Поиск путей предупреждения проб­лем вместо их исправления после возникновения может привести к фундаментальным улучшениям. Пример на стр. 64-67 завершает раздел по совершенствованию процессов.

Совершенствование контроля

Сортировочный контроль и информативный контроль

В большинстве компаний отчет о качестве продукции обычно со­держит общий процент дефектов, а также статистическую разбивку по типам дефектов. Отчеты обычно выглядят следующим образом:

Всего дефектов 6,5 %

Из них:

подтеки 2,8 %

размерные дефекты 1,8%

нецентрированность 0,8 %
и т.д....

Описание ситуации

• Невозможно снизить колебания показателей качества изделия при
литье. Осуществлялись попытки управлять температурой литейной
формы, скоростью наполнения и другими важными параметрами.

• Стандартные размеры выпускных отверстий труб для воздуха и га­
за, диаметров шлангов, а также мощность насоса.

Проблемы

• Функциональное качество изделия изменяется.

• В отлитом изделии видны дефекты от пузырей газа, облои, рытвины.

• Необходимо проводить сплошной (100 %) контроль для гарантии качества.

• Пустоты от газа, выделяемого расплавленным пластиком, видны на
отверстиях для выхода газа, увеличивается время обслуживания
формы.

Усовершенствования

• Форма улучшена увеличением выпускных отверстий с 0,03 до опти­мального размера 0,07 мм.

• Диаметр шлангов изменен с 3 до 25 мм.

• Насос 3 л.с. с водяной изоляцией заменен на 7,5 л.с. с масляной
изоляцией, давление повышено с 720 до 760 мм рт. ст.

• Время контроля уменьшено после того, как качество стабилизирова­лось, и сейчас качество гарантируется контролем первого образца.

• Изменения удерживающей силы исчезли.

Результаты

 

Изделие	До улучшения * После улучшения*
Затраты на материал	928 $ 154 $
Затраты на труд	825 $ 275 $
Добавленная ценность	377$ 471$
Уровень дефектности	0,021 % 0,009 %
Расширяющие эффекты	на 17 % выше 1,503 $
Результаты всего предприятия	5624 $ в месяц
Результаты подразделения	1965 $ в месяц
Общая прибыль	7589 $ в месяц

 

 

Эти цифры основаны на результатах обнаружения дефектов при конечном контроле качества (аналог в медицине: вскрытие после смерти с целью выявления причин смерти). Данный тип контроля называют сортировочным контролем (judgment inspection), посколь­ку здесь просто разделяются дефектные и недефектные изделия и обеспечивается «проверка постфактум». Улучшение сортировочно­го контроля (например, за счет увеличения числа контролируемых параметров) повысит надежность процесса контроля, но не повлия­ет на долю дефектных изделий. Число найденных дефектов может расти или уменьшаться, но источники дефектов останутся невыяс­ненными. Такая форма контроля снижает ошибки контроля, т.е. уменьшает число принятых изделий с пропущенными дефектами или отклоненных годных изделий, но не предупреждает возникно­вение дефектов при обработке.

Чтобы действительно снизить долю дефектов при обработке, не­обходимо, чтобы информация о дефекте попадала на участок обра­ботки. В таком случае могут быть предприняты шаги по исправле­нию метода или условий обработки и тем самым предупреждено повторение дефекта. Выполняющий эту функцию контроль назы­вается информативным контролем (informative inspection), посколь­ку он возвращает информацию на участок обработки; это подобно медицинскому обследованию вместо вскрытия. Чем быстрее сим­птом (дефект) выявляется, тем быстрее и действеннее устраняется проблема, в результате происходит снижение уровня дефектности. Подытожим сказанное: сортировочный контроль выявляет дефек­ты, а информативный контроль снижает частоту их появления.

Пример 1.3 — eptcoKOCKOpocmwe покрытие. В компании Matsushita Electric про­цесс упаковывания вакуумных пылесосов предусматривает помещение пылесоса, принадлежностей и инструкции в коробку, которая затем взвешивается, для того чтобы проверить, не потеряны ли комплектующие части. Несмотря на такую про­верку, от потребителей продолжали поступать претензии, что отдельные неболь­шие детали или инструкция по эксплуатации отсутствуют в коробке, хотя и не так часто, чтобы вводить более тщательную проверку. Наблюдение за процессом пока­зало, что контроль происходил после появления дефектов. Производственный ме­неджер потребовал провести некоторые усовершенствования, чтобы избежать воз­никновения подобных дефектов. За 2 месяца количество претензий упало до нуля.

Вот что было сделано:

• Под отсек коробки, предназначенный для инструкции, установили пружину.
Под весом вложенной инструкции нажимается выключатель, в результате чего загорается сигнал «инструкция вложена» на пульте оператора (рис. 6 и 7).

• На угол ящика с комплектующими деталями установили дугообразную пру­жину. При извлечении деталей из ящика пружина разжимается, нажимая вы­ключатель, зажигающий сигнал «все части вложены» (рис. 8).

• После выполнения данных проверок блокировка стопора конвейера снима­ется и коробка переходит на следующий процесс (рис. 9).

• Если коробка приходит к стопору недоукомплектованной, звучит сигнал и кон­вейер останавливается. Когда это случается, коробку проверяют и проблема
устраняется.

• Эти усовершенствования сделали невозможным отправление неполных ком­плектов на следующий процесс. До проведенных усовершенствований ошиб­ки могли быть обнаружены только после возникновения. Теперь они выяв­ляются и исправляются в исходной точке — в самом процессе.

Приведенным примером иллюстрируется ключевой принцип: целью контроля должно быть предупреждение, но, чтобы у контроля появилась такая функция, мы должны изменить свой образ мыслей.

Многие компании применяют сложные устройства для обнару­жения дефектов, но не задают самого важного вопроса: «Какого ро­да контроль производится?» Если предупреждение дефектов — не главная цель, абсолютно не важно, насколько прекрасны метод кон­троля и оборудование, так как удовлетворительные результаты ма­ловероятны.

Выборочный или сплошной 100 %-ный контроль?

Примерно в 1951 году в Японии были введены методы управле­ния, основанные на случайных выборках. Стали распространяться такие новшества, как причинно-следственная диаграмма, частотное распределение, контрольные карты, выборочный контроль и др. Позже эти статистические методы оказали большое воздействие на управление качеством в нашей стране.

Методы выборочного контроля приветствовались, поскольку поз­воляли обеспечивать качество с меньшими затратами средств и вре­мени, чем сплошной контроль.

Однако в 1965 году г-н Токизане (Tokizane), исполнительный ди­ректор компании Matsushita Electric, сделал важное наблюдение. Он понял, что каждый потребитель покупает только один телевизор из всей выпускаемой компанией продукции, объем которой составля­ет один миллион телевизоров. Если купленный телевизор имеет де­фект, вера потребителя в компанию разрушена. При используемом в Matsushita Electric выборочном контроле один дефект на миллион телевизоров предотвратить, скорее всего, нельзя, хотя сам по себе этот результат очень хорош.

Но как с помощью выборочного контроля реализовать идеал г-на Токизане — 100 %-ное качество или ноль дефектов? Выбороч­ный контроль, возможно, самый рациональный метод контроля, но он не гарантирует абсолютное качество. Статистически можно уста­новить приемлемый уровень качества (AQL). Однако это возможно только при выборочном контроле. Если же цель — ноль дефектов, эта концепция накладывает ненужные произвольные ограничения уровня совершенства, которого можно достичь.

Следовательно, нужны такие методы, которые обеспечат требуе­мый уровень качества с точностью как при сплошном контроле, но при этом с легкостью и эффективностью, присущими выборочно­му контролю. Это — первые шаги в направлении статистического управления качеством (Statistical Quality Control — SQC).

Управление качеством и контрольные карты

Контрольные карты — важное средство статистического управ­ления процессами. Они указывают на два типа ограничений:

• стандартные пределы, устанавливающие диапазон допустимых ошибок для продукции;

• контрольные пределы, устанавливающие диапазон вариаций качества, возникающих на стадии обработки.

Когда контрольные пределы, базирующиеся на реальных данных, установлены, выборки проводятся регулярно. Любое значение, вы­ходящее за эти пределы, считается анормальностью, для выявления причин которой предпринимаются определенные действия.

Следует отметить, что опора на контрольные карты при обеспе­чении качества имеет несколько недостатков. Во-первых, обычно они используются как часть системы сортировочного контроля, целью которого является нахождение, а не предупреждение дефектов. Ког­да данные, собранные методом контрольных карт, вызывают дей­ствия по устранению причин дефектов, система становится одним из видов информативного контроля. Однако получаемые при этом результаты и предпринимаемые действия (обратная связь) обычно рассматриваются на ежемесячном собрании по качеству только в следующем месяце. Как правило, это слишком поздно для осуще­ствления необходимых мер. Во всяком случае, действие всегда пред­принимается после факта обнаружения дефекта, а для предупрежде­ния дефекта нужно осуществлять действие до его возникновения.

Второй недостаток контрольных карт — они могут применяться только тогда, когда имеется допустимое стандартное отклонение. На­пример, диаметр обработанной оси равен 120 ± 0,05 мм. Однако они бесполезны, когда в результате поломки пресса изготавливается пар­тия втулок без отверстия. Обычно при выборочном контроле обна­руживаются повторные дефекты. Когда найдена одна деталь с де­фектом, станок останавливается и проблема исправляется. Затем проводится сплошной контроль ранее обработанных деталей для отсева бракованных.

Применяя методы статистического контроля, данную проблему можно решить, повысив частоту выборочного контроля и, возмож­но, вводя более эффективные процедуры обратной связи и реагиро­вания. Эти меры, скорее всего, уменьшат количество дефектов при контроле на выходе, но не смогут устранить их полностью.

При случайных дефектах метод контрольных карт еще менее эф­фективен. Например, в компании Т Die-Cast, поставщике компании N Optical, существует проблема дефектности поставляемых корпу­сов фотокамер. Согласно требованиям отдела управления качеством (QC), из каждых 100 корпусов проверяется один; если в нем найден дефект, проводится сплошной контроль оставшихся 99 изделий. Ес­ли же дефекта не обнаружено, вся партия считается приемлемой и

 

изделия поставляются в N Optical. Таким образом, если поставлен­ные изделия проходят входной выборочный контроль, компания N Optical может неумышленно принять дефектные корпуса. Следуя данной логике, делаем вывод: существует значительная вероятность попадания дефектов к потребителю.

Почему компания Т Die-Cast не принимает мер для предупреж­дения дефектов в местах их возникновения? Это лишь часть пробле­мы. Управление качеством защищает прогрессивные, рациональ­ные концепции, такие, как встраивание качества внутрь процесса и проведение информативного контроля для обеспечения обратной связи. Тем не менее главное внимание уделяется основанному на статистике выборочному контролю, хотя он не более чем логичес­кое средство, практический инструмент управления качеством. Пред­ставление о том, что управление качеством невозможно без приме­нения статистики, вытеснило первоначальные концепции.

Отсюда мораль: качество можно обеспечить только тогда, когда оно встроено внутрь производственного процесса и контроль позво­ляет обнаруживать дефект незамедлительно в месте возникновения.

Типы информативного контроля

Если вы стремитесь свести дефекты к нулю, сортировочный кон­троль не подойдет, так как он выявляет дефекты только после их возникновения. Информативный контроль лучше, поскольку помо­гает снизить количество дефектов при помощи проверки, близкой к источнику их возникновения, и немедленного информирования для предотвращения повторных дефектов. Следует также использовать простую форму сплошного контроля, которым легко управлять. Су­ществует несколько типов предупреждающего контроля.

Самоконтроль и последующий контроль

Наиболее быструю обратную связь дает самоконтроль, при кото­ром рабочий проверяет обработанные им изделия. У этого метода есть два недостатка. Рабочий может:

• пойти на компромисс и принять изделия, которые следовало бы
отклонить;

• ненамеренно ошибиться при проверке.

Этот тип автономного контроля часто используют, но его эф­фективность остается под сомнением ввиду риска необъективности. Система же последующего контроля позволяет обеспечить как объек­тивность, так и получение информации о дефекте в момент его воз­никновения.

При последующем контроле рабочие проверяют изделия, при­шедшие с предыдущей операции, до того, как их обрабатывать. Изде­лия рабочего А проверяет рабочий В, а его изделия проверяет рабо­чий С и т.д. (рис. 10).

Рис. 10. Последующие проверки.

Пример 1.4 — последующий контроль. В подразделении по выпуску телевизоров компании Moriguchi Electric использование последующего контроля позволило до­биться определенных успехов. Используя контрольные карты и кружки качества, уровень дефектов снизили с 15 до 6,5 %, но дальнейшего улучшения достичь не удавалось. Тогда начали использовать последующий контроль. Через месяц коли­чество дефектов сократилось до 1,5 %, за следующие три месяца — до 0,65 %, а за­тем до 0,016 %.

Это превосходные результаты, сравнимые с результатами других компаний. Внедрение системы последующего контроля позволяет снизить уровень дефектов в среднем на 80-90 % всего за месяц.

Более того, система последующего контроля позволяет снизить количество дефектов процесса на ранних стадиях изменения моде­ли. Поскольку этот инструмент можно внедрить очень быстро, не­обходимо способствовать его внедрению.

Улучшенный самоконтроль

Несмотря на риск ошибок при оценке качества изделия и непред­намеренных ошибок, самоконтроль гарантирует самую быструю об­ратную связь. Система самоконтроля, способная исключить подоб­ные ошибки, потенциально даже более эффективна, чем система

 

последующего контроля. Самоконтроль можно улучшить приме­нением устройств, автоматически обнаруживающих дефекты или ненамеренные ошибки. Такие системы позволяют каждому рабоче­му получать немедленную обратную связь, достичь уровня сплош­ного контроля и предупреждать возникновение дефектов.

Например, выхлопная труба должна привариваться так, чтобы мес­то тиснения названия изделия и фирмы располагалось сверху (рис. 11, а). Поскольку глушитель имеет симметричную форму, он может быть установлен и закреплен в приспособлении для сварки тисне­нием названия как вверху, так и внизу. Во втором случае приварка выхлопной трубы приведет к браку. В результате анализа конструк­ции глушителя было установлено, что при верхнем расположении тиснения с названием сварной шов корпуса глушителя находится всегда с правой стороны. Решено было использовать контрольное устройство «пока-ёкэ» (poka-yoke), содержащее бесконтактный дат­чик, подсоединенный к системе управления сварочного аппарата, который должен срабатывать и включать аппарат только в том слу­чае, если сварной шов корпуса глушителя находится со стороны датчика, т.е. глушитель в приспособлении установлен правильно (рис. 11,6).

ройств контроля в технологический процесс можно достичь нуле­вого уровня дефектов.

Контроль источника дефектов

Контроль источника возникновения дефектов позволяет предуп­реждать последние за счет управления условиями, влияющими на качество изделия. Вертикальный контроль источника нацелен на по­иск проблем за счет анализа внешних условий, влияющих на качес­тво, последовательно на всех этапах процесса. Горизонтальный кон­троль источника выявляет такие условия внутри операции и управ­ляет ими.

Некоторые виды контроля качества требуют субъективных суж­дений, например при обнаружении дефектов окраски. Однако здесь ведется поиск дефектов после их возникновения. Это затрудняет дос­тижение нулевого уровня дефектов, как при сплошном контроле. Мы полагаемся на субъективное суждение, так как сосредоточены на дефектах-результатах, а не дефектах-условиях или дефектах-при­чинах. Неверный цвет — это дефект, но он является лишь симпто­мом неблагополучных условий производства. Для выявления таких недостатков мы используем сенсорный контроль, но их причины искореняются физическими методами.

Горизонтальный контроль источника позволяет достичь уровня сплошного контроля, управляя факторами, способствующими со­зданию дефектных условий. Например, оттенком цвета можно уп­равлять за счет регулирования количества и плотности краски и дав­ления воздуха.

В этом случае бесконтактный датчик не только выполняет сплошной информативный контроль, но и предупреждает возник­новение дефектов. Подобные устройства называются «пока-ёкэ» или «устройствами ошибкоустойчивости» (mistake-proofing) (этот тер­мин используется вместо более привычного названия «устройства дуракоустойчивости» (fool-proofing), поскольку даже хорошие ра­бочие ненамеренно делают ошибки). При встраивании таких уст-