Standaryzacja produkcji w ramach sieci zakładów

Korporacje mające wiele rozproszonych po całym świecie zakładów produkcyjnych, dostrzegają zalety stosowania podobnych strategii sterowania w każdym z nich. Implementacja przebiega w różny sposób, ale założenia są zazwyczaj podobne.  

Odkąd wkroczyliśmy w XXI wiek, pojęcia globalizacji oraz ?płaskiego? świata można zastosować niemalże do każdego tematu związanego z produkcją. Jest to oczywiste, ponieważ korporacje działają globalnie. W dzisiejszych czasach trudno byłoby znaleźć dużego producenta, który nie posiadałby fabryk na różnych kontynentach. Rozmieszczone są one w pobliżu niezbędnych surowców, strategicznych klientów czy taniej siły roboczej. Według Stevena Garbrechta, dyrektora ds. marketingu Wonderware firma tworząca globalne standardy sterowania zmniejsza na przykład liczbę niezbędnych szkoleń. Pracownicy nie muszą już być w tym celu przenoszeni pomiędzy różnymi zakładami jednej firmy. Korporacje rozrastają się niczym żywe organizmy. Przejmują mniejsze firmy, tworzą spółki joint venture, budują nowe fabryki lub kupują istniejące obiekty. Kiedy zmienia się właściciel lub zarząd obiektu przemysłowego, osoby odpowiedzialne za jego eksploatację często muszą wykonywać wiele zadań jednocześnie:

  • zwiększać lub przynajmniej utrzymać na dotychczasowym poziomie wielkość produkcji,
  • ustandaryzować aktualne zdolności produkcyjne, poziom wyszkolenia personelu oraz procedury bezpieczeństwa,
  • wykonać analizę ograniczeń produkcji oraz jej ?wąskich gardeł?,
  • znaleźć możliwe obszary zwiększenia sprawności produkcji,
  • dostosować istniejące procedury raportowania do procedur istniejących w korporacji.

Wszystkie powyżej wymienione zadania są łatwiejsze do wykonania (a przynajmniej do zaplanowania), gdy w firmie istnieją jednolite standardy i procedury.   

Z dołu do góry?

Wdrożenie standardów w firmie dobrze rozpocząć od sprawdzenia, które elementy mogą sprawiać problemy. A co, jeśli problemów nie ma? Według Melissy Smrdel, manadżerki ds. projektów handlowych w Rockwell Automotion nie ma sensu wprowadzanie zmian, gdy nie ma ku temu dobrych powodów.

? Nie wyobrażam sobie, aby jakakolwiek firma wymieniała urządzenia automatyki tylko z powodu dostosowania ich do standardów korporacyjnych ? twierdzi przedstawicielka Rockwella. ? W dzisiejszym świecie biznesu firma musi mieć inny powód, aby angażować się w tego typu projekt. Przykładowo wymianę systemu ze względu na jego przestarzałość, zwiększenie wydajności produkcji, uruchomienie systemów akwizycji danych.

Melissa Smrdel sugeruje przy tym, że firmy zawsze widzą korzyści w standaryzacji. Przyznaje, że czasami to Rockwell stara się przekonać klientów do przyjęcia tego kierunku rozwoju.

? Właściciele zakładów produkcyjnych zwykle oczekują, aby obsługa urządzeń była jak najprostsza ? mówi. ? Utworzenie jednolitych standardów w kodowaniu oraz grafice i stosowanie ich w całym zakładzie jest odpowiedzią na te oczekiwania.

Od czego zacząć standaryzację? To zależy. Jeśli na przykład nowi właściciele planują wprowadzić do zakładu doświadczonych operatorów, to pierwszym krokiem będzie prawdopodobnie uaktualnienie interfejsów użytkownika. Po to, aby nowi operatorzy pracowali ze znanymi sobie narzędziami. Jeśli zaś pierwszorzędnym zagadnieniem jest obsługa urządzeń, to na pierwszym miejscu listy powinna znaleźć się warstwa sterowania. Warto przy tym wziąć pod uwagę ? jak to nazywa Melissa Smrdel ? ?inżynierię ponownego wykorzystania?. Jej zdaniem, gdy pewne części systemu sterowania pracują poprawnie, to warto ich użyć ponownie.

? Jeśli w zakładzie raz wykorzystałeś określony typ zaworu, pompy, licznika czy regulatora PID, powinieneś używać tych samych modułów ponownie, bo wiesz, że są sprawdzone w działaniu ? radzi przedstawcielka Rockwella. ? Eliminacja liczby typów tych samych urządzeń powinna skrócić czas rozruchu instalacji

Firma Constellation Energy zastosowała system Ovation Emersona w wielu swoich elektrowniach. Zarówno tych parowych, jak i spalinowych. Zdaniem Billa Collinsa, starszego analityka użyteczności systemów sterowania największe osiągnięte korzyści leżały w obszarach wsparcia produkcji. Dzięki wspólnej platformie Constellation może sobie pozwolić na zatrudnienie jednego tylko specjalisty ds. systemów sterowania. Koncern ma również wspólny interfejs użytkownika dla wielu urządzeń. To zmniejsza liczbę szkoleń niezbędnych do obsługi maszyn.  

?lub z góry na dół

Osoby patrzące na procesy produkcyjne z poziomu zarządzania przedsiębiorstwem mają inne spostrzeżenia. Yves DuFort, dyrektor ds. rozwoju produkcji w Wonderware wielokrotnie obserwował następstwa przejęcia zakładu produkcyjnego. Wyjaśnia, że gdy nowy właściciel przejmuje fabrykę, musi ocenić, czy zainstalowany system sterowania idzie w parze z łatwością obsługi. 

? Podstawowym zagadnieniem jest posiadanie wspólnej struktury raportowania, tak aby mieć dostateczną wiedzę o wszystkim, co dzieje się w zakładzie ? twierdzi. ? Od pierwszego dnia, kiedy własność przechodzi z firmy A do firmy B, nowi właściciele chcą mieć kontrolę nad wszystkim, co dzieje się w zakładzie. Nowy zarząd będzie próbował wdrożyć swój własny system produkcji.

Według DuForta ?na pierwszy ogień? pójdą najbardziej krytyczne punkty procesu. Decydenci przede wszystkim zwrócą uwagę na zamówienia kierowane do dostawców. Potem zainteresują się wewnętrznymi zamówieniami na potrzeby produkcji. Wszystko, co znajduje się pomiędzy tymi dwoma zagadnieniami, będzie miało drugorzędne znaczenie.

Bez względu na to, czy jednolitość i standaryzacja wprowadzane są z ?góry na dół?, czy z ?dołu w górę? (a może jednocześnie), ostateczną korzyścią jest opracowanie schematów ułatwiających wykorzystanie najlepszych praktyk i nowinek technicznych. Firma może przenosić dowolnych pracowników z zakładu do zakładu, wiedząc, że będą mogli wykonywać swoje obowiązki w dowolnej placówce sieci bez potrzeby dodatkowych szkoleń. Operatorzy, technicy, księgowi, kierownicy ? pracownicy dowolnego szczebla czerpią korzyści z wprowadzenia wspólnych standardów w korporacji.

Poniżej przedstawiamy przykłady firm, które wprowadziły ?globalną architekturę? w życie i cieszą się z uzyskanych rezultatów. Twierdzą, że wymaga to znacznego zaangażowania, ale pozytywny efekt jest gwarantowany.

Globalizacja w praktyce

Dow Chemical nie stworzyło terminu ?architektury globalnej?. Niemniej jest liderem w jego praktycznym wykorzystaniu, zanim jeszcze stał się powszechnie używany. Nastawienie koncernu na przestrzeganie zasad bezpieczeństwa i ?dyscyplinę operacyjną? już od wczesnych lat 60. wyznaczało jego strategię produkcji na całym świecie. Dzisiaj firma ma 156 zakładów produkcyjnych w 37 krajach i zatrudnia 43 000 ludzi. Przez ponad 40 lat wprowadzenie w życie strategii globalnych standardów nie było możliwe ze względu na ograniczenia technologiczne. Poszczególne zakłady zmuszone były do tworzenia własnych platform sterowania. Dopiero w 2000 roku Dow nawiązał współpracę z ABB, które zapewniło mu wdrożenie komercyjnej platformy sterowania we wszystkich fabrykach. Dyscyplina operacyjna dotyczy nie tylko części produkcyjnej, ale także wszystkich innych działów. Wszyscy w Dow używają takich samych laptopów wykorzystujących takie samo oprogramowanie.

Rodzą się pytania: w jaki sposób, biorąc pod uwagę tak daleko posuniętą schematyczność rozwiązań, odbywa się przejęcie innego zakładu produkcyjnego przez Dow Chemical? Czy koncern narzuca korporacyjne schematy już na pierwszym etapie współpracy? Od czego zaczyna?

Jerry Gipson, dyrektor centrum rozwiązań inżynierskich tłumaczy, że w pierwszym rzędzie z należytą dokładnością przygląda się inwestycji pod kątem obowiązujących w niej procedur, technologii oraz poziomu wyszkolenia personelu.

? Czasami musieliśmy zmodernizować platformę sterowania, ale zdarzało się, że zachowaliśmy istniejące rozwiązania, gdy rozwiązania stosowane w kupionym zakładzie były akceptowalne z punktu widzenia Dow Chemical ? wspomina Gipson. ? Nie idziemy na kompromis jedynie w kwestii bezpieczeństwa. Bez względu na lokalne zwyczaje. Bezpieczeństwo pracowników oraz procesów powinno być absolutnym priorytetem.

Na globalizację produkcji zdecydowała się także Alcoa, która eksploatuje dziewięć rafinerii tlenku glinu (m.in. w: Australii, Brazylii, na Jamajce, w Hiszpanii, Surinamie i Stanach Zjednoczonych). Budowano je i modernizowano od wczesnych lat 60. aż do lat 90. ubiegłego wieku. Przez wiele lat strategia Alcoa zakładała niezależną eksploatację każdego z obiektów. Jednak w końcu zarząd zdecydował, że to rozwiązanie ma zbyt wiele mankamentów. Opracowano projekt, który doprowadził do ujednolicenia strategii zarządzania urządzeniami i ich sterowaniem we wszystkich zakładach. Zgodnie z założeniami QUASAR (ang. qualityautomation solutions in alumnia refining) ? jak nazwano przedsięwzięcie ? ?wyłapano? to, co najlepsze w każdym z zakładów, aby następnie zaimplementować to w całej grupie.

Według Dennisa Masona, manadżera ds. systemów procesowych w Alcoa miało to pozwolić na: łatwe zwiększenie sprawności procesów, zdolności produkcyjnych, redukcję zużycia substratów itp.

? Już wczesne analizy wykazały, że większość wyposażenia zakładów będzie musiała zostać wymieniona ? mówi Mason. ? W ostatniej ze zmodernizowanych rafinerii wymieniono 60% wyposażenia, podczas gdy zakład kupiony w Hiszpanii został całkowicie rozebrany na części i złożony ponownie z nowych elementów. Sytuację w pozostałych zakładach mogę zaklasyfikować gdzieś pomiędzy tymi dwoma przypadkami.

Oczywiście zanim kierownictwo Alcoa wydało pozwolenie na rozpoczęcie projektu QUASAR, wymagało szczegółowych analiz finansowych dotyczących kosztów oraz potencjalnych zysków.

? To, co zaproponowaliśmy, było kombinacją wymiany całej infrastruktury oraz implementacji szerokiej gamy zaawansowanych aplikacji sterowania ?   wspomina Mason. ? Dużą zmianą była implementacja zaawansowanych algorytmów sterowania, m.in. wielowymiarowych algorytmów predykcyjnych. Projekt obejmował długotrwały kontrakt na serwisowanie sprzętu, oprogramowania i aplikacji. Wykonawcą był Honeywell, z którym mieliśmy rozliczać się na zasadach leasingu.

Pierwsza implementacja zakończyła się w lutym 2001 roku. Prace nad każdym z obiektów trwały od dwóch i pół do trzech lat. Prace w ostatnim z obiektów zakończyły się pół roku temu. W szczytowym momencie projektu sześć zakładów znajdowało się w różnym stadium modernizacji. W tym czasie Alcoa zatrudniła dodatkowo ponad 800 osób z 17 krajów. Mason podkreśla, że udało się wymienić wyposażenie wszystkich obiektów bez utraty ani jednej tony finalnego produktu. QUASAR został uznany za wielki sukces. Nasz rozmówca twierdzi, że Alcoa zrealizowała 150% zamierzonych celów ? począwszy od zwiększenia produkcji po niższe koszty jednostkowe wynikające z lepszej utylizacji materiałów wsadowych. Duże korzyści osiągnięto dzięki minimalizacji wahań temperatury oraz przepływów w różnych punktach procesowych. Nowe aplikacje wpłynęły na znaczną redukcję zmienności parametrów procesu. Dzięki wspólnej platformie we wszystkich zakładach modernizacja dowolnej aplikacji w jednym z nich może być bardzo szybko zastosowana w pozostałych.    

Peter Welander  
Artykuł pod redakcją Marcina Stachury, doktoranta w Instytucie Automatyki i Robotyki Politechniki Warszawskiej