Nové směry a výrobní filosofie
Kanban
 Prezentace
 Tisk

Princip KANBANu


Kanban [9] je heuristika vyvinutá japonským automobilovým výrobcem Toyota pro necentrální řízení materiálového toku ve vícestupňové výrobě. Prvně byly principy metody KANBAN použity již panem Taiichi Ohno v jednom výrobním závodu Toyoty již v roce 1953 s cílem optimalizovat zásoby při opakované sériové výrobě. KANBAN vychází z myšlenky, že je možné pracoviště rozdělit na prodavače a kupující a je přesně definován okruh pracovišť, které si dodávají a odebírají materiál. O tom jaké části budou jednotlivá pracoviště potřebovat, informují štítky (kanban), které cirkulují v rámci jednotlivých dílen.


Východiskem metody je tažný princip výrobních míst: Na rozdíl od tradičních PPS-systémů, ve kterých jsou dodávány díly z předchozích míst na základě centrálních pokynů nejpozději do termínu montáže (tlakový princip), musí spotřebitelská místa požadovat pro ně potřebné díly včas na předchozích místech. Dodávky se uskutečňují bezprostředně z vyrovnávacích zásobníků; při odběru se objedná na dodavatelském místě výrobní příkaz, který opět naplní mezisklad.


Centrálně jsou zadávány jen výrobní příkazy na konečný výrobek a jejich požadavky na zatížení posledních výrobních stupňů. Ty odebírají na začátku zpracování příkazu potřebné montážní díly a materiály z vyrovnávacích zásobníků předcházejících výrobních míst a spouští tím výrobu. Tato místa opět dávají příkaz k vyskladnění pro ně potřebných dílů z vyrovnávacích zásobníků nižších výrobních stupňů a dávají podnět, aby se ujaly výroby a opět naplnily sklad. Výrobní příkaz na koncový stupeň řeší tím nepřímo výrobu všech výrobních stupňů a táhne tak jistým způsobem požadované výchozí výrobky celým výrobním systémem.


Pro KANBAN jsou charakteristické dva pomocné organizační prostředky:



Pro každý meziprodukt je stanoven jeden typ kontejneru s určitou kapacitou. Při odběru materiálu z vyrovnávacího skladu je zaměněn prázdný kontejner za plný, předcházející výrobní stupeň musí tedy zaplnit prázdný kontejner požadovaným množstvím. Protože je odběr přípustný pouze tehdy, když je vyprázdněn kontejner a může být naplněn jen na plnou kapacitu, je zajištěno, že ve všech výrobních stupních jsou dodrženy pevné výrobní dávky, jejichž velikost je stanovena na vyšší úrovni.


Označení kanban je třeba redukovat na druhý pomocný prostředek, KANBAN-štítek (japonsky kanban = štítek, karta). Slouží bezprostředně pro řízení a kontrole toku materiálu mezi dvěma vzájemně následujícími výrobními místy. KANBAN-štítek opravňuje odběr materiálu z vyrovnávacího zásobníku a uvolňuje vydání dávky pro doplnění tohoto vyrovnávacího zásobníku. Tím slouží tyto štítky jako nosič informací pro identifikaci a specifikaci materiálů a dílů, které mají být vyrobeny a zpracovány.


Principiálně by stačilo, kdyby obíhal jen jeden typ štítků mezi dodavatelským a odběratelským místem. Často jsou však použity dva druhy karetních štítků, dopravní kanban a výrobní kanban. Výrobní kanbany souží pro řízení materiálového toku mezi dodávacím místem a vyrovnávacím zásobníkem, dopravní kanbany k řízení mezi dopravy mezi vyrovnávacím zásobníkem a přijímacím místem. Toto rozlišení dovoluje přidat na transportní kanban dodatečné informace o dodávacím a přijímacím místě, jakož i dopravní cestě, na výrobní kanban údaje o potřebných operacích, zvláštní specifikace a označení kvality.


Fungování KANBANu


Funkčnost takového regulačního okruhu mezi dvěma výrobními místy je zřetelná z obr. .


Příklad kanban štítku je na obr. .


Výroba přijímacího místa je spuštěna příchodem výrobního kanbanu z následného výrobního místa nebo výrobním příkazem pro výrobek. K tomu je třeba nejdříve použít disponibilní zásoby.


Pokud jsou spotřebovány, je odebrán kontejner s dalšími díly z vyrovnávacího zásobníku. S tím jsou svázány následující akce:


  1. Přijímající místo obdrží zakázku od následujícího místa (ve formě výrobních kanbanů).
  2. K výrobě se potřebuje díl, který je vyroben dodávajícím místem. Ze sběrného boxu přijímajícího místa je odebrán transportní kanban a převezen s prázdným materiálovým kontejnerem na dodávající místo.
  3. Tam je transportní kanban dále převeden do vyrovnávacího zásobníku a připevněn na plný kontejner. Ten je z vyrovnávacího zásobníku dopraven na výrobní místo. Současně je odebrán výrobní kanban ze sběrného boxu a připevněn na prázdný kontejner.
  4. Prázdný kontejner je převezen s výrobním kanbanem na dodávající místo, aby tam byl naplněn.
  5. Prázdným kontejnerem s výrobním kanbanem je na dodávajícím místě spuštěn výrobní příkaz. Z naplněného kontejneru je odebrán štítek kanban a dán do sběrného boxu.
  6. Výroba na dodávajícím místě je spouští následující pohyby:

     a) Aby se mohlo vyrábět, vyžaduje se materiál na předchozím místě. Proto se zašle kanban (kontejner a štítek) na předchozí místo.

     b) Po výrobě od něj požadovaných dílů tyto díly zašle do vyrovnávacího skladu.


Potřeba materiálu na svázaná s výrobou dodávajícího místa vede k výrobním příkazům na předcházejících místech, které jsou řízeny obdobnými regulačními okruhy.


Kanban štítky neslouží jen k tomu, aby spouštěly výrobu, s jejich pomocí může být také řízen vyrovnávající zásobník a pojistné zásoby. Zatímco jsou velikosti dávek dané kapacitou materiálového kontejneru, stav skladu je dán počten v systému obíhajících lístků; maximální zásoba vyrovnávacího zásobníku je rovna součinu počtu obíhajících štítků a kapacity kontejneru. Při stanovení těchto parametrů dominují kvalitativní zvážení mezi stanovením cílů výroby JIT, která vyžaduje redukci vyrovnávacího zásobníku a zvážení bezpečnosti, které vede k jeho navýšení. Stále chybí modely, které kvantifikují tyto aspekty a určují optimálně parametry.


Na KANBAN se může hledět jako na obecné uspořádání pro řízení výroby ve vícestupňové výrobě. Činí explicitní kusovníkový rozpad nadbytečným; stejně se lze zříci centrálního plánování obsazení strojů. Protože tato základní jednoduchá pravidla jsou jednoznačně racionalizována a lehce kontrolována prostřednictvím kanban kontejnerů a kanban štítků, mohou být delegovány materiálové dispozice a zatěžování výrobních příkazů na podřazenou úroveň. Tím není odlehčeno jen plánování kapacit, ale i jsou motivování i zaměstnanci ve výrobě, kterým se otevírají zdánlivé dispoziční prostory a tím je osloveno i vědomí jejích odpovědnosti.


Počet kanbanů v oběhu


Před zavedením systému Kanban je třeba zjistit počet kontejnerů v oběhu a jejich kapacitu. Přitom je třeba zajistit průběžný materiálový tok a minimální zásoby, a tím omezené kapitálové náklady. Při malém počtu kontejnerů může být výroba přerušena. Naproti tomu vede výšený počet kanbanů k vysokým zásobám, a tím skladovým nákladům.


Literatura [8] uvádí jednoduchý vzorec pro určení počtu kanbanů v oběhu:


     Y = D.tw.(1 + λ)/k,    D = m/t


kde

     Y ... počet kanbanů

     D ... potřeba dílů za časovou jednotku

     tw ... doba dodání/výroby

     λ     ... bezpečnostní faktor

     k   ... počet dílů v kontejneru

     m ... počet dílů v plánovací periodě

     t   ... délka plánovací periody


Př. Kolik potřebujeme kontejnerů při měsíční spotřebě 100 kusů, době obstarání 4 dny, délce periody 20 pracovních dní, bezpečnostnímu faktoru 0,2 (odpovídá bezpečnému času 4 dní = 4/20) a obsahu kontejneru 6 dílů?


Řešení:

     Y = 100/20*4*(1+0,2)/6 = 6


     Při 4 kanbanech obíhá v tomto okruhu maximálně 24 dílů (4 kontejnery * 6 dílů).


Význam KANBANu


Význam KANBANu pro řízení materiálového toku lze vidět ve dvou důsledcích:


Nasazení a omezení KANBANu


Je zřejmé, že tak jednoduchý regulační systém jako KANBAN může fungovat jen za velmi speciálních podmínek. Základním předpokladem pro nasazení KANBANu je spojitý průběh a trvale se opakující výrobní sekvence, neboť přizpůsobení regulačního systému na změněné průběhy výroby je velmi rozsáhlé. Systém je proto v první řadě určen pro hromadnou a velkosériovou výrobu mála výrobků. Protože neexistují žádná pravidla pro koordinaci poptávek konkurujících odběratelů, je řízení s KANBANem možné jen pro jednoduchou zušlechťující výrobu nebo pro montážní struktury, ve kterých má každé výrobní místo jen jednoho následníka. V jiných situacích se, bude-li třeba, nechají vyrábět často používané opakující se díly v kanbanovsky řízeních výrobních ostrovech, které se sladí s jinými postupy.


Použití KANBANu předpokládá široce vyrovnané výkony ve vzájemně následujících výrobních stupních, řízení úzkých míst se nedá v tomto systému uskutečňovat. Z důvodů úzkých vztahů mezi dodávajícími a přijímajícími místy není možné oddělení umístění, takže jsou výrobní místa uspořádána podle toku výroby. Aby se mohly realizovat malé výrobní dávky a krátké průběžné doby, jsou potřebné krátké seřizovací časy a nízké seřizovací náklady.


Omezené zásoby ve vyrovnávajících zásobnících předpokládají vysokou spolehlivost výroby, neboť nejsou k dispozici žádné pojistné zásoby, aby chybějící díly byly nahrazeny nebo vyrovnány doby výpadku předcházejících stupňů. Systém KANBAN vyžaduje vysoký standard kvality ve výrobě, kontrolu kvality již uvnitř jednotlivých výrobních stupňů a stabilitu výrobního procesu s málo výpadky. Oba aspekty spolehlivosti - stabilita výrobního procesu a kvalita - se nechají dosáhnout jen tehdy, když se shromáždí dostatek zkušeností se zavedenými výrobními postupy.; řízená výroby pomocí KANBANu není možné pro nové výrobky ani pro často se měnící sortiment.


Kolísání poptávky po konečných výrobcích a skládání zakázek se nechají zachytit jen v omezeném rozsahu, neboť množství výroby se může měnit pouze počtem dávek. Pružnost pracovní doby požadovaná pro přizpůsobení velkých kolísání zaměstnanosti není v Evropě na rozdíl od Japonska realizovatelná.


KANBAN předpokládá velkou pružnost zaměstnanců nejen ve vztahu k pracovní době, ale i s ohledem na obsah práce a pracoviště: Při omezených pojistných zásobách požadované seřízení pracovního taktu na jednotlivých následujících výrobních místech je zaručeno jen tehdy, když si zaměstnanci mohou vzájemně vypomoci při problému a poruchách a při výpadku práci kolegů krátkodobě převzít. Taková krátkodobá změna pracoviště předpokládá ale - stejně jako kontrola kvality vztahující se na pracoviště - nejen odpovídající kvalifikované vyškolení zaměstnanců, ale i změna ve mzdovém systému.


Speciální případ - Bezkartičkový KANBAN


Příkladem realizace může být dále uvedená případová studie aplikace systému tahu bez kanban karet:


Pracoviště „svařování“ vyrábí svařenec, který se soustruží na následujícím pracovišti „soustruženi“ a na dalším pracovišti „vrtání“ se tento dílec vrtá. Část regálu na „soustruženi“ byl tedy označen jako „VSTUP“ a bylo zde vyčleněno místo pouze pro 2 dílce. Jakmile „svařování“ vyrobí další svařenec, umístí ho do regálu „VSTUP“ na „soustruženi“. Jakmile je regál plný (jsou v něm 2 dílce), další dílec se pro „soustruženi“ nevyrábí, ale vyrábí se pro jiná pracoviště (např. „broušeni“).


Ve chvíli, kdy pracovník na „soustruženi“ odebere z regálu dílec na opracování, vidí pracovník na „svařovaní“ jedno volné místo (zadní stěna regálu byla natřena jasně žlutou barvou, aby volné místo bylo snadno viditelné) a po dokončeni dílce pro „broušeni“ začne opět vyrábět dílec pro „svařování". Stejným principem zásobuje „soustruženi“ následující pracoviště „vrtání“. To znamená, že když je v regálu „vrtání“ plno, nevyrábí pracoviště „soustružení“ další dílce pro „vrtání“. To vede k tomu, že ani „svařování“ nevyrábí dílce pro „soustruženi“.


Když ovšem pracovník „vrtání“ odebere kus z regálu „VSTUP“, začne pro něj vyrábět „soustruženi“ další dílec a tím vezme jeden kus ze svého vstupního regálu, což je signál pro „svařováni“, že může vyrábět další kus pro „soustruženi“. Tím je zajištěno, že mezi pracovišti je řízena zásoba rozpracovaného materiálu a může zde byt maximálně 7 kusů dílců (3 dílce na strojích a 4 dílce v regálech).


Takto bylo propojeno několik pracovišť a vznikl systém tahu na základě signálu. Signálem je zde žlutá barva na pozadí regálu, která je viditelná, pokud plánovaný maximální počet dílců čekajících na zpracování na daném pracovišti není zcela naplněn.