Karakuri Kaizen: Pasul înainte de Industria 4.0

 09/09/2019
By Dr. Alin Posteucă

1. Karakuri Kaizen: Introducere și definiție

Creșterea nivelului de automatizare a fluxurilor de producție cu echipamente automate cu costuri reduse este și va rămâne o provocare pentru a asigura: (1) creșterea capacității, (2) procese cu echipamente fiabile și evitarea defectelor, (3) timpi de configurare (set-up) scurți, (4) ) utilizarea timpilor standard pentru procese și operațiuni manuale, (5) reducerea ciclului operatorilor prin reducerea activităților pentru funcțiile de bază și mai ales auxiliare etc.

Această automatizare cu costuri reduse se află în sfera de aplicare a Karakuri Kaizen. Karakuri Kaizen este un concept inspirat din Karakuri Puppet. Păpușile Karakuri sunt marionete tradiționale japoneze mecanizate sau automate, realizate inițial din secolul al XVII-lea până în secolul al XIX-lea. Potrivit dicționarului Kōjien, definiția Karakuri este următoarea: „Karakuri [means of manipulating] (from the conjunctive form of the verb karakuru) 1. a device made to move through the manipulation of strings. By extension, a device or contrivance. 2. a plot. 3. Synonym of Karakuri ningyō – a doll which achieves movement through the use of a wind-up clockwork mechanism.”

Revenind la Karakuri Kaizen, acestea sunt proiecte de îmbunătățire care se concentrează pe dezvoltarea dispozitivelor mecanice care utilizează gravitația pentru a îmbunătăți sistemul de producție (deci nu sunt dispozitive electrice, pneumatice sau hidraulice; nu sunt conectate la calculatoare sau elemente ale paradigmei industriei 4.0).

2. Poziționarea Karakuri Kaizen în logica îmbunătățirilor

Creșterea nivelului de automatizare este în domeniul îmbunătățirilor, uneori mai radicale/ sistemice, mai scumpe (Kaikaku, incluzând proiecte pentru implementarea Industriei 4.0), alteori mai radicale și mai puțin costisitoare (folosind Methods Design Concept – MDC) sau uneori în zona îmbunătățirilor sistematice și mai puțin costisitoare – Karakuri Kaizen.

Creșterea nivelului de automatizare prin Karakuri Kaizen este următorul pas după îmbunătățiri sistematice sau proiecte KAIZEN (mici îmbunătățiri incrementale), care sunt adesea axate pe ECRS (mizează pe eliminare, combinare, reorganizare și simplificare și este o metodă de analiză a proceselor de inginerie industrială – de asemenea utilizat de MDC).

Prin urmare, dezvoltarea și implementarea Karakuri Kaizen este de obicei faza anterioară a Industriei 4.0. După cum se știe deja, Industria 4.0 își propune să crească nivelul de automatizare a fluxurilor de producție cu echipamente de automatizare care au costuri destul de mari și implică toate tipurile de transformări complexe, nu doar mecanice, ca în cazul Karakuri Kaizen.

Din perspectiva paradigmei de transformare a Manufacturing Cost Policy Deployment (MCPD), ca în cazul oricărui proiect Kaizen sau Kaikaku pentru îmbunătățirea costurilor de fabricație (MCI), toate Karakuri Kaizen trebuie să fie eficace și fezabile și să contribuie la realizarea profitului țintă de producție. Cu toate acestea, dincolo de gândirea profitabilității, companiile dezvoltă deseori proiecte Karakuri Kaizen pentru susținerea strategiilor eco-industriale.

3. Dezvoltarea Karakuri Kaizen

Derularea proiectelor Karakuri Kaizen care sunt atât eficace cât și eficiente reprezintă o provocare inginerească și economică pentru multe echipe de profesioniști din companii diferite. Voi descrie cum să vă gândiți la proiectele Karakuri Kaizen pe baza experienței mele din diferite proiecte coordonate de mine, proiecte care au făcut parte din transformarea companiilor cu ajutorul MCPD.

Prin urmare, la fel ca orice proiect kaizen pentru MCI, proiectele Karakuri Kaizen sunt derivate din Critical to Annual Manufacturing Profitability Tree (CAMPT) – Arborele de profitabilitate a producției critică și anuală și își propun să proiecteze și să producă noi dispozitive inovatoare sau soluții tehnice/ mecanice necesare pentru a satisface volumele cererii anumitor produse, pentru a reduce manopera, pentru a elimina căderile și defectele. Prin urmare, după stabilirea conexiunii fiecărui Karakuri Kaizen cu KPI-uri legate de costul pierderilor – losses & waste – (CLW), se trece la înțelegerea temei, mai precis, la stabilirea echipamentului/ liniei/ procesului proiectului karakuri kaizen, înțelegând motivul pentru alegerea Karakuri (diagrame, tendințe etc.) și stabilirea tipului de dispozitiv – intrare în proces, în interiorul procesului sau după proces. După înțelegerea subiectului dezvoltării de soluții tehnice inovatoare integrate într-un dispozitiv Karakuri, este necesară crearea echipei Karakuri Kaizen. Această echipă este din orice zonă a fabricii (echipa este multifuncțională și conține specialiști în inginerie industrială, proiectare de instrumente, întreținere, automatizare etc.). În primul rând, echipa trebuie să înțeleagă obiectivul de bază al soluției tehnice viitoare, parametrii de viitor ai dispozitivului Karakuri, să înțeleagă fenomenul necesar a fi abordat (să examineze datele actuale și anterioare pentru procesul de analiză a oportunității dezvoltării dispozitivului Karakuri) și timpul necesar pentru finalizarea dispozitivului Karakuri și apoi se decide exact ce date trebuie colectate și analizate pentru dezvoltarea dispozitivului Karakuri.

După ce echipa este deja formată și înțelege pe deplin obiectivul proiectului Karakuri Kaizen, este stabilit un plan de activitate pentru fiecare membru al echipei, mai precis un plan de activitate detaliat pe membrii echipei (cine va face, ce va face, când va face?), planul va include, de asemenea, programul reuniunilor echipei, estimarea timpului pentru activitățile inter-corelate, întocmirea diagramei activității și, în același timp, echipa stabilește țintele detaliate pentru viitorul dispozitiv Karakuri, convergând țintele către țintele anuale și multianuale pentru CLW, activitate care necesită o atenție deosebită și proiectarea dispozitivului Karakuri.

Prin urmare, țintele sunt stabilite pentru:

  • nevoile afacerii și nevoia de productivitate (Cycle Time/Takt Time pentru dispozitivul Karakuri; eficacitatea dspozitivului Karakuri sau OEE ca % – fiabilitate; timpul de configurare (setup) necesar – flexibilitate; țintă pentru lucrători vs. nivel automatizare);
  • definirea funcțiilor de bază și auxiliare ale dispozitivului Karakuri; bazate pe înțelegerea principiilor și parametrilor necesari (cât mai detaliate și scrise de mână): desene ale mecanismelor/ pieselor/ distanțelor/ greutăților/ casetelor; descrierea principiilor și parametrilor de funcționare a timpilor de transfer și a transferului de greutate; descrierea pașilor pentru procesul viitor al dispozitivului Karakuri; lista pieselor care ar trebui implicate în procesele dispozitivului Karakuri; descrieți lanțul (procesul) cinematic din care va face parte mecanismul viitorului dispozitiv Karakuri, acest lucru va ajuta la determinarea cât mai precisă a condițiilor în care fenomenul trebuie îmbunătățit;
  • desenarea dispozitivului Karakuri și lista materialelor componente – caracteristici și toleranțe pentru ansambluri, subansambluri și piese; pentru nivelul de calitate al materialelor;
  • spațiul disponibil la nivelul shop floor – capacitatea și funcționarea proceselor și activităților învecinate nu trebuie afectate;
  • toleranțele procesului tehnologic al dispozitivului  Karakuri (Capability Cmk);
  • ținta ratei de deșeuri (scrap rate target) ca % (calitate; dacă este cazul);
  • costul investiției și costul de funcționare (costurile cu consumabilele): analiza costurilor pe întreg ciclul de viață (LCCA);
  • estimarea costurilor cu mentenanța ale viitorului dispozitiv Karakuri (mentenabilitatea); disponibilitate piese de schimb/ servicii;
  • perioada de amortizare a dispozitivului Karakuri;
  • timpul de fabricație sau timpul de finalizare pentru dispozitivul Karakuri, care trebuie sincronizat cu capacitatea de producție țintă a întregului sistem în care este integrat dispozitivul Karakuri; teste de mers în gol; compatibilitate cu infrastructura;
  • norme de siguranță în funcționare – siguranță (operabilitate; dacă este cazul); ergonomie și igienă etc.

După stabilirea țintelor, proiectarea și listele de materiale, se realizează analiza make or buy pentru dispozitivul Karakuri. Apoi, după implementarea dispozitivului Karakuri, se verifică rezultatele și beneficiile (capacitatea dispozitivului Karakuri; capabilitatea dispozitivului Karakuri și dacă sunt necesare modificări cu privire la dispozitivul Karakuri). Apoi este elaborat un plan pentru observarea și colectarea datelor pentru viitorul dispozitiv Karakuri. Fiecare țintă a parametrilor proiectați a dispozitivului Karakuri va fi verificată la timp. Profitabilitatea dispozitivului Karakuri este verificată după 6-12-24 luni. Ultimul pas este standardizarea și extinderea îmbunătățirii, mai precis: implementarea SOP, extinderea îmbunătățirii la alte procese/ mecanisme similare; marcarea vizuală a îmbunătățirii dispozitivului Karakuri la nivelul shop floor și, desigur, felicitarea echipei.

4. Rezultate așteptate

Prin urmare, rezultatul de bază scontat al dispozitivului Karakuri este creșterea nivelului de automatizare inovatoare a fluxurilor de producție cu echipamente de automatizare care au costuri reduse, beneficiind de experiența acumulată la nivelul shop floor pentru a face munca mai ușoară, mai rapidă și de o calitate mai bună . Întotdeauna în paradigma MCPD, fiecare proiect Karakuri Kaizen sau mijloacele CLW trebuie să fie convergente cu țintele CLW în continuare, convergent cu profitul țintă de producție anual și multianual. Dacă este posibil, atunci când este posibil, utilizarea Karakuri Kaizen încearcă să întârzie aplicarea elementelor din Industria 4.0, care sunt adesea mai scumpe și mai complexe.

Dr. Alin Posteucă is a consultant in productivity and profitability, CEO of Exegens® and the author of Manufacturing Cost Policy Deployment (MCPD) and Speed-Based Target Profit (SBTP) concepts. His major research areas include manufacturing policy deployment, manufacturing cost improvement and visible profitability of operational excellence by improving productivity. His recent research includes the impact of Industry 4.0 on planning and developing synchronous profitable operations and on information systems of cost and budget in order to substantially improve the operational unit costs.

He has been actively involved in various industrial consulting and training projects for more than 20 years, delivering training/ workshop programs in Productivity, Innovation, Business Transformation and Leadership for over 5,000 participants.

He has a Ph.D. in Industrial Engineering and a Ph.D. in Managerial Accounting. He has an MBA Degree and a BA Degree in Accounting and Computer Science and he is certified Public Accountant in Romania. He has published in various research journals and presented papers at numerous conferences and congresses regarding Productivity, Profitability and Industrial Engineering.

Dr. Alin Posteucă is the author of Manufacturing Cost Policy Deployment (MCPD) and Speed-Based Target Profit (SBTP) concepts, published in four books at Productivity Press – Routledge/ CRC, New York (USA).