Статья из альманаха «Управление производством». Применение DMAIC на практике с целью выявления и устранения первопричин брака на производстве мы рассмотрим на примере малазийского предприятия.
Эта статья из архива альманаха «Управление производством», отражает ситуацию на момент её первой публикации, но этот опыт по-прежнему может быть интересен многим.
Одной из важнейших составляющих эффективности предприятия является качество – в широком его понимании. Низкое качество организации внутренних процессов приводит к росту затрат, низкое качество продукции требует исправления брака, а значит, влияет на себестоимость, низкое качество услуг снижает привлекательность компании для клиентов. Одним из эффективных инструментов, позволяющих глубоко проанализировать существующие на производстве проблемы с качеством, а также найти и устранить их первопричины, является DMAIC. Механизм его применения мы рассмотри на примере малазийского предприятия по производству аудиосистем.
Качество – один из важнейших показателей, по которым можно оценить эффективность работы компании. Современные производители понимают, что именно от качества выпускаемой продукции и предоставляемых услуг во многом зависит их выживание в условиях глобального рынка. При этом ошибкой будет воспринимать качество исключительно через призму характеристик продукта; высокое качество должно быть присуще и системе менеджмента предприятия, в особенности в той ее части, которая непосредственно связана с взаимодействием с потребителем. В подобных условиях все большую популярность набирает Всеобщее управление качеством (TQM) как стратегия менеджмента, способная обеспечить высокий уровень удовлетворенности клиента, повышение качества продуктов и услуг и соблюдение принципа непрерывного совершенствования. Впрочем, подходов к повышению качества существует немало, и каждый из них, в сущности, предлагает производителям те или иные теории в упрощенном, прикладном, варианте.
В настоящей статье мы обратимся к одной из них – модели DMAIC. Она развивалась в рамках концепции Шести сигм как способ организации производственной деятельности согласно принципам нулевого уровня дефектов. При этом бездефектность понимают не только как правильное выполнение операций. О нулевом уровне дефектов можно говорить, если правильность выполнения будет соблюдаться при многократном повторении операции, то есть будет закреплена в качестве нового стандарта и неуклонно выполняться. Применение DMAIC на практике с целью выявления и устранения первопричин брака на производстве мы рассмотрим на примере малазийского предприятия.
Кроме портала, мы предлагаем вам и альманах «Управление производством». Все самое интересное и уникальное мы публикуем именно в нем. 300+ мощных кейсов, готовых к использованию чек-листов и других полезных материалов ждут вас в полном комплекте номеров. Оформляйте подписку и получайте самое лучшее!
Рассматриваемая малазийская компания специализируется на производстве и поставке аудиосистем для ряда известных автопроизводителей. Технологический процесс организован последовательно, разветвленными потоками, производство носит серийный характер. Пространство цеха разбито на три зоны в зависимости от выполняемых операций: зона подготовки деталей, зона поверхностного монтажа и зона окончательного монтажа. Финальная сборка происходит в нескольких гибких сборочных ячейках с разными продуктовыми семействами. Процесс предусматривает предварительный контроль, контроль изделий в конце технологической линии и заключительный (выходной) контроль готового изделия.
Руководство компании поставило задачу определить реальные объемы брака на производстве и найти и устранить причины его возникновения. В качестве пилотного был выбран участок окончательного монтажа семейства продуктов ХХХ. Для определения объема дефектной продукции были проанализированы данные выходного контроля за последние 12 месяцев. Для семейства ХХХ оказался характерен неприемлемо высокий уровень брака. При этом частота и объем брака на разных видах продукции в рамках выбранного семейства различались. Данные по основным продуктам – WWG, HC и PAN – приведены в Таблице 1.
На основании данных, указанных в таблице, было принято решение направить первоочередные усилия на повышение качества продукта WWG, поскольку он занимает самую весомую нишу в семействе и для него характерен самый высокий объем брака – 4800 деталей в год.
SIPOC (Supplier – Поставщик, Input – Вход(ы), Process – Процесс, Output – Выход(ы), Customer – Заказчик) – один из подходов, применяемых в методологии Шести сигм в целях управления производством и совершенствования бизнес-процессов. Рассмотрение процесса начинается с последнего этапа:
- определите заказчика (того, кто получает результат процесса или продукт);
- опишите продукты или услуги, которые он требует;
- приведите краткое описание процесса (наборы операций, трансформирующих и добавляющих ценность ко входам);
- укажите основные входы процесса (то, что поставляется для процесса);
- приведите перечень ключевых поставщиков (тех, кто предоставляет основные материалы, информацию или другие ресурсы для процесса).
SIPOC дает возможность увидеть процесс с топ-уровня и позволяет установить границы рассматриваемого процесса перед тем, как приступить к его измерению и анализу.
Проблемы с качеством при производстве продукта WWG влияли не только на удовлетворенность заказчика, но и на процессы-поставщики. Эта взаимосвязь была проанализирована при помощи инструмента, известного как SIPOC. Он позволяет изучить последствия той или иной проблемы для всех участников цепочки «Поставщик – Производство – Заказчик». Брак продукции влиял на производительность и способность предприятия выполнять свои обязательства перед заказчиком. Решение увеличить объем производства для формирования страховочного запаса для замены дефектной продукции привело к повышению издержек производства и повлияло на производственный цикл процессов-поставщиков. Для производства продукта WWG требуется девять типов деталей, которые поставляют девять разных поставщиков (рис. 1). Необходимость делать «поправку на брак» повлекла за собой изменения в производственном планировании всей цепочки поставок. Таким образом, одной из целей снижения объемов брака при производстве продукта WWG было не только соблюдение сроков и условий контрактов, но и сокращение производственных издержек на всей линии.
Поиск решения проблем с качеством продукции на предприятии происходил при помощи методики DMAIC. Она направлена на глубокий анализ источников проблем и проработку путей их решения. От других методик устранения проблем DMAIC отличается рядом преимуществ:
1. Тщательное изучение проблемы. В рамках DMAIC все предположения должны подтверждаться фактами, а проблемы и задачи – формулироваться как можно четче.
2. Ориентация на потребителя. Даже если компания ставит перед собой задачу снизить собственные потери, на первом месте находятся интересы клиента.
3. Выяснение первопричины проблем. Метод направлен на устранение не следствий, а коренных причин возникновения дефектов. Выбор первопричины также должен быть обоснован фактами, а не строиться на предположениях.
4. Новизна подходов. DMAIC стимулирует творческий подход к решению проблем и поддерживает постоянное обновление и актуализацию подходов. При этом важно фокусироваться на реалистичности и практической применимости решений.
5. Актуальность. Постоянная проверка и совершенствование стандартов – важная часть методики.
6. Измеримость результатов. Как и источники проблем, эффективность решений и достоверность результатов должны подтверждаться фактами, быть конкретными и измеримыми.
7. Поддержание перемен – одно из самых серьезных преимуществ DMAIC. Закрепление лучших практик является обязательным завершающим шагом процесса решения проблем.
Решение проблемы при помощи DMAIC состоит из пяти этапов (рис. 2):
На этапе Определения описывается имеющаяся проблема, цели и ожидаемый результат ее решения. Измерение предполагает сбор данных и исследование проблемы. Этап Анализа направлен на выявление первопричин имеющихся проблем. На этапе Совершенствования происходит реализация мероприятий по устранению коренных причин проблемы, а Контроль направлен на мониторинг процессов и недопущение повторения ситуации в дальнейшем.
Рассмотрим подробнее, как реализовывался каждый из этих этапов.
Первая фаза DMAIC ‒ Определение – ориентирована на то, чтобы сформулировать основную проблему, установить цели и начать собирать данные, необходимые для инициации проекта. На этом этапе применялись следующие инструменты: голос клиента или голос процесса, создание кроссфункциональной команды, 5W1H (Why, When, Who, Where, What and How – зачем, когда, кто, где, что и как), диаграмма рассеяния.
Голос клиента или голос процесса (Voice of Process, Voice of Customer). Стартует этот этап с определения, как существующая проблема влияет на заказчика – внутреннего или внешнего. К внешним относятся клиенты, заказывающие и оплачивающие определенный продукт у производителя, а к внутренним – производственные процессы, следующие в технологической цепочке за изучаемым процессом. Соответственно, Голос клиента (Voice of Customer) – это отклик от заказчика касательно качества полученного им продукта, а Голос процесса (Voice of Process) – отклик касательно качества работы, проделанной участком-поставщиком, со стороны последующего процесса (обычно определяется в ходе контроля качества продукции). При формулировании проблемы с качеством и поставное целей оба отклика должны быть учтены и проанализированы, чтобы стать основой для процесса улучшений.
Создание кроссфункциональной команды. План по сокращению брака на малазийском предприятии предусматривал создание кроссфункциональной команды, состоящей из работников разных отделов. Задача команды заключалась в сборе максимально полных данных о процессах и всестороннем изучение проблемы. В команду вошли представители технологического, финансового отделов, отдела проектирования, инженерного обеспечения технического обслуживания, контроля качества и т.д. Из представителей отделов были выбраны сотрудники, обладающие достаточным опытом и знаниями о работе отдела и определенным авторитетом среди работников.
Методика 5W1H. Процесс улучшений начинается с постановки проблемы, определения целей и задач, планирования проекта и оценки ожидаемых улучшений. Чтобы провести первоначальный анализ проблемы, необходимо начать с постановки правильных вопросов. В этом команде помог такой инструмент, как 5W1H, позволяющий конкретизировать обсуждение проблемы через поиск ответов на вопросы: «Что? Где? Когда? Кто? Почему? Как?». Такой подход делает мозговой штурм более продуктивным и помогает выработать различные идеи о том, как решить проблему.
Анализ ответов на вопросы 5W1H на рассматриваемом заводе представлен в таблице 2.
Диаграмма рассеяния. Этап Определения DMAIC заканчивается построением диаграммы рассеяния с целью визуализации текущей ситуации с браком. Построение диаграммы позволяет определить динамику объемов брака в течение выбранного периода времени. На основании полученных данных происходит постановка целей и задач будущих улучшений.
Диаграмма рассеяния, подготовленная командой по улучшениям малазийского предприятия (рис. 3), отражает колебания процента брака в течение 12 месяцев и среднегодовой показатель – 0,8%. С учетом этих данных была поставлена задача снизить процент брака в два раза – до 0,4%.
Цель данного этапа – понимание текущего состояния во всех деталях и сбор достоверной информации об эффективности, стабильности, издержках процесса и т.д. Проводимые на данном этапе мероприятия помогают определить критические для качества продукции характеристики и оценить надежность процессов.
Этап измерения на рассматриваемом предприятии предполагал использование таких инструментов, как диаграмма Парето, картирование потока создания ценности и определение производственных возможностей. Диаграмма Парето используется для выделения и визуализации основных факторов, влияющих на возникновение брака. Она основана на принципе: 20% усилий дают 80% результата, а 80% усилий дают лишь 20% результата. При построении диаграммы команда использовала такие данные, как тип дефекта, количество дефектных деталей и суммарный процент брака. Далее было проведено картирование выбранного процесса для определения узких мест и точек возникновения брака, а затем – определение производственных возможностей и индексов воспроизводимости процессов (Cp и Cpk), представляющих диапазон, в пределах которого вариабельность процесса обусловлена только общими причинами.
Диаграмма Парето. Диаграмма Парето была построена для выявления типов дефектов и определения области внедрения улучшений. На основании собранных в результате наблюдения данных были выделены следующие типы дефектов: нерабочая система, искривление держателя, застревание детали и иные дефекты. Распределение типов дефектов приведено на рисунке 4. Согласно принципу Парето, имеет смысл сосредоточить усилия по улучшению на устранении такого типа дефектов, как нерабочая система.
Картирование процесса. Проблема с нерабочей системой заключалась в частом застревании штифта. Помочь определить основные причины такой ситуации было призвано картирование процесса. На карте потока были отражены все этапы процесса, взаимосвязи между ними, движение материалов и сотрудников. Такая визуализация процесса показала, что сборка продукта WWG происходит в два этапа, каждый из которых был тщательно исследован. Последовательность технологических этапов сборки изображена на рисунке. 5. В ходе наблюдения за процессами и бесед с работниками линии удалось установить, что основными операциями, из-за которых возникает рассматриваемый дефект, являются намотка, наклон держателя и припаивание основания компонента. После этого был проведен детальный анализ коренных причин данных дефектов при помощи анализа возможностей процесса.
Анализ возможностей процесса. Анализ возможности процесса (process capability analysis) направлен на определение на основании набора индексов (Cp, Cpk), насколько процесс удовлетворяет заданным стандартам и требованиям. Его целью является оценка степени стабильности и точности процесса. С учетом стандарта в области качества, значения Cp и Cpk выше 1,0 свидетельствуют о том, что процесс стабилен.
Такой анализ берет за основу качественные и количественные данные. Индексы Cp и Cpk использовались в работе с количественными данными, а в работе с качественными данными команда опиралась на определение объемов брака.
Cp рассчитывается по формуле:
Cp=(ВГД-НГД)/6σ
где ВГД – верхняя граница допуска, НГД – нижняя граница допуска, а 6σ – естественный допуск процесса.
Показатель Cpk близок к индексу Cp, но использует средние показатели процесса и может рассматриваться как показатель его работоспособности. Он характеризует возможные уровни несоответствий с учетом реальной настройки процесса и измеряет воспроизводимость процесса на той границе допуска, где существует наибольшая вероятность получения брака. Если процесс идеально центрирован, то Cpk = Cp.
Cpk рассчитывается по формуле:
Cpk = min (CPL,CPU), где
CPL= (среднее-НГД)/3σ
CPU= (ВГД- среднее)/3σ
Если значения Cp и Cpk окажутся меньше 1,0, а качественные данные покажут высокий процент брака, то, вероятно, именно этот процесс ответственен за возникновение дефекта.
Команда по улучшениям малазийского предприятия подвергла три выделенные операции тщательному анализу с целью определения их влияния на частоту возникновение дефекта.
Рассмотрим первую из потенциальных операций, ответственных за возникновение брака, а именно намотка, в ходе которой проволока вставляется в катушку для дальнейшего намагничивания, и здесь ключевой характеристикой является ее толщина. Расчетная толщина катушки составляет 7,1±0,15 мм, то есть верхняя граница допуска равна 7,25 мм, а нижняя – 6,95 мм. Превышение этого показателя приведет к ослаблению намотки, меньшее значение будет свидетельствовать о слишком тугой намотке. Для целей исследования было проведено 20 экспериментов по намотке, результаты которых приведены в таблице 3; также были рассчитаны значения Cp и Cpk. Как видим, значения Cp и Cpk меньше 1,0, значит, именно этот процесс требует улучшений. Для достижения стабильности процесса и сокращения количества брака требуется повысить значения Cp и Cpk до ˃ 1,0.
Второй потенциальной операцией, ведущей к возникновению дефектов, является наклон держателя в диапазоне 45±5⁰. Слишком сильный наклон приведет к застреванию корпуса, недостаточный – к его неусточивости. Для оценки отклонений также было проведено 20 экспериментов по наклону держателя, результаты которых приведены в таблице 4. Значения Cp и Cpk ˃ 1,0, что означает, что данная операция не играет решающего значения в возникновении дефектов.
Третьей потенциальной операцией, ведущей к возникновению дефектов, является припаивание основания компонента. Здесь неприменимы количественные показатели, поскольку компонент может быть либо припаян, либо нет. Данные собирались путем визуального наблюдения за 240 повторениями операции, из которых в 5 случаях операция была проведена с дефектом (2% брака). Это говорит о том, что данная операция также играет свою роль в возникновении дефектов.
Этап анализа предполагает тщательное изучение собранной информации и проведение мозгового штурма, направленного на выявление всех возможных коренных причин проблемы при помощи диаграммы Исикавы и отбор наиболее вероятных из них. Поскольку на предыдущих этапах удалось установить, что основной причиной появления нерабочей системы является застревание штифта, мозговой штурм был направлен на обсуждение возможных коренных причин дефектов и отражение их на диаграмме Исикавы. Члены кроссфункциональной команды отразили на диаграмме все возможные причины дефектов в соответствии с 4 категориями: люди, оборудование, методы, материалы. Диаграмма позволяет структурировать причины дефектов и выявить взаимосвязи между ними. В ходе мозгового штурма может быть предложено несколько десятков возможных причин возникновения дефектов и из них необходимо выбрать лишь те, которые вероятнее всего влияют на ситуацию. По окончании мозгового штурма члены команды провели голосование по выбору наиболее вероятных коренных причин проблем, присваивая им индексы от 1 до 10.
Диаграмма Исикавы. Диаграмма Исикавы (причинно-следственная диаграмма, диаграмма «рыбья кость») относится к графическим методам анализа и построения причинно-следственных связей в рамках методологии Бережливого производства. Суть подхода состоит в дифференцировании возможных причин проблемы по своему влиянию. Каждая из основных причин может быть разделена на более мелкие причины, которые в свою очередь могут разбиваться на еще более мелкие.
Основные причины застревания штифта, приводящего к дефекту продукции, приведены на диаграмме Исикавы на рисунке 6. Причины были распределены по четырем основным категориям: люди, оборудование, методы, материалы. На этапе измерения было установлено, что основными операциями, приводящими к возникновению дефектов, являются намотка и припаивание основания компонента.
Голосование. После мозгового штурма и составления диаграммы Исикавы было проведено голосование, целью которого являлся отбор наиболее вероятных причин проблемы на основании мнений членов команды. Каждый участник присвоил выделенным проблемам ранг от 1 до 10 (от менее к более критичным). Три проблемы, набравшие наивысший ранг, были выбраны как наиболее вероятные источники возникновения дефекта. Ими стали: нестабильность намотки, высота держателя и стопорного штифта и метод монтажа катушки. Детальный анализ результатов голосования приведен в таблице 5.
После того, как команда определила основные причины проблем, настало время этапа совершенствования. На этом этапе на основании данных, полученных в ходе анализа, разрабатываются и внедряются на практике способы устранения причин дефектов и одновременно предпринимаются попытки повысить эффективность процессов.
Идеи по решению проблемы возникали у членов команды и ранее, в ходе других этапов DMAIC, но именно на этом этапе идеи оформляются в конкретные реализуемые на практике решения. Чтобы убедиться в правильности принятых решений, команда проводит проверку гипотез с целью установить, действительно ли данные решения ведут к устранению имеющихся проблем с качеством. Как только такая проверка дает положительный результат, улучшения начинают внедряться на практике.
Проверка гипотезы. Этап совершенствования проводится после определения основных коренных причин проблемы. Данный этап состоит из трех стадий: стадии выработки вариантов решения проблемы, проверки гипотезы и внедрения улучшений. В ходе обсуждения команде на основе опыта и знаний всех ее членов удалось выработать варианты решения для всех трех выявленных коренных причин, а именно:
Три вышеперечисленных решения подтвердили свою эффективность в ходе проверки гипотезы. Возможный результат применения решения был смоделирован и проверен при помощи программного обеспечения с расчетом процента и вероятности возникновения ошибок. В результате моделирования оказалось, что совершенствование метода монтажа катушки не даст ожидаемого эффекта, поскольку показатель вероятности дефекта не изменился. В то же время решение проблем с нестабильностью намотки и высотой держателя и стопорного штифта значительно улучшит ситуацию с застреванием штифта.
Этап контроля завершает весь процесс внедрения улучшений. Мониторинг проводимых мероприятий позволяет поддерживать улучшения в течение длительного времени и оценивать их эффективность в обеспечении стабильности процессов. На данном этапе принимаются все необходимые меры для того, чтобы внедренные практики стали стандартом выполнения работ на предприятии.
Для оценки изменений команда построила новую диаграмму рассеяния, начала проведение мониторинга параметров процесса на предмет соответствия установленным стандартам, а также запустила подготовку и обучение сотрудников новым методам работ. Кроме того, на предприятии были разработаны и размещены на видных местах различные визуальные материалы, служащие своеобразной памяткой для рабочих, не позволяющей им совершить ошибку.
Диаграмма рассеяния. Этап контроля направлен на то, чтобы исключить повторение ошибок и возникновение дефектов в будущем. Основным инструментом контроля хода процессов на этом этапе является диаграмма рассеяния, позволяющая отслеживать любые отклонения от намеченных параметров, оперативно замечать несоответствие в данных и принимать соответствующие меры.
Диаграмма, представленная на рисунке 7, дает представление о том, насколько значительным было сокращение процента брака в результате внедрения методики DMAIC на рассматриваемом предприятии. Реализация проекта была начала в октябре, и уже к январю следующего года показатель уровня дефекта начал снижаться до целевого уровня 0,4%.
Изучение возможностей технологического процесса. Поскольку процесс намотки является одной из областей улучшения, технологические возможности процесса были пересчитаны и результаты отражены в таблице 6. Учитывая, что толщина катушки составляет 7,1±0,15 мм, можем увидеть, что после внедрения улучшений значения Cp и Cpk заметно увеличились с 0,96 и 0,8 до 2,14 и 1,84 соответственно. В результате уровень удовлетворенности заказчика вырос.
Уровень производственного брака является одним из важнейших показателей, который необходимо держать под постоянным контролем. Он неизбежно влияет на эффективность, себестоимость, прибыль и репутацию компании. Контроль качества продукции и эффективности организации процессов на разных этапах и принятие мер в случае возникновения отклонений позволяют компаниям снижать уровень брака до минимально возможных показателей. На примере малазийского предприятия по производству аудиосистем мы рассмотрели, как задача выявления и устранения первопричин возникновения брака решается при помощи такого инструмента, как DMAIC. Этот инструмент, благодаря системному подходу к анализу причин проблем, применяется для решения разных задач в разных областях функционирования предприятия. DMAIC предусматривает постановку целей, оценку текущей ситуации, анализ данных с целью выявления причинно-следственных связей, улучшение процессов и контроль любых отклонений от установленных параметров. Внедрение DMAIC позволяет руководству и сотрудникам компании осознать, что устранение брака требует комплексного подхода и участия всех отделов компании, и становится платформой для непрерывного совершенствования. Так, уже первое пилотное внедрение позволило малазийской компании снизить уровень брака на 50% и вдохновило руководство и сотрудников на дальнейшие улучшения.
Материал подготовлен на основании данных Mohd Norzaimi Che Ani, Ishak Abdul Azid, Shahrul Kamarudin, Solving Quality Issues in Automotive Component Manufacturing Environment by utilizing Six Sigma DMAIC Approach and Quality tools, Proceedings of the 2016 International Conference on Industrial Engineering and Operations Management Kuala Lumpur, Malaysia.
Текст: Ольга Гончарова. Изображение ru.freepik.com
