TPM – 8 filarów Total Productive Maintenance w praktyce

TPM, czyli jak zapewnić wydajny i bezpieczny park maszynowy

Kontynuujemy naszą podróż przez Japonię. W jej trakcie po raz kolejny zaglądniemy w zakamarki ciągłego doskonalenia. Jednak jak historia pokazuje i tym razem będziemy musieli chociaż na chwilę opuścić kraj kwitnącej wiśni. Bowiem szukając korzeni kolejnego z narzędzi okazuje się, że są one nieco gdzie indziej. Metodologia, które się bliżej przyjrzymy pomoże nam zminimalizować ryzyko przestojów w działaniu maszyn i linii produkcyjnych. Jednak analogicznie jak w przypadku innych narzędzi ciągłego doskonalenia i tutaj możemy śmiało stwierdzić, że jej zastosowanie wkracza także w różne sfery naszego życia. I to nie tylko te zawodowe. Metoda ta jest dość popularna, ale sporo osób nawet nie wie, że została odpowiednio zdefiniowana. O czym więc mowa? O niczym innym jak metodologii oznaczonej trzema literami – TPM. Pod tym akronimem chowa się nazwa – Total Productive Maintenance, czyli w dosłownym tłumaczeniu Całkowite produktywne utrzymanie ruchu maszyn. Jednak w większości przypadków spotkamy się z anglojęzycznym określeniem, które po prostu jest dużo łatwiejsze do zapamiętania.

Tradycyjnie zaczniemy od poznania historii tej metodologii a następnie przejdziemy do większej dawki teorii połączonej z praktyką. Szczegółowo omówimy każdy z ośmiu filarów, które tworzą Total Productive Maintenance a także zweryfikujemy jakie są zalety tej metody. Postaramy się również sprawdzić, czy zawsze zastąpienie starych maszyn nowymi jest najlepszym rozwiązaniem. A może jednak nie warto tego robić. Miłej lektury!

W skrócie

Czytające ten artykuł dowiesz się:

• Co to jest TPM i jaka jest geneza tej metody.
• Na bazie czego zbudowany powienien zostać system TPM, aby działał prawidłowo.
• Jak monitorować skuteczność TPM.
• Co zaliczane jest do 6 wielkich strat.

Co to jest TPM oraz jaka jest historia tej metodologii

Aby poznać historię TPM musimy cofnąć się do początków ubiegłego wieku do… Stanów Zjednoczonych. Tak, dokładnie tam. Dla wielu z Was może to być zaskoczeniem, ale to właśnie w tym kraju opracowano wiele praktycznych rozwiązań, które w późniejszych latach z sukcesem rozwinięto w Japonii. Jednak od tego co początkowo użyto w Stanach Zjednoczonych do ostatecznego rozwiązania jeszcze daleka droga. A zaczęło się całkiem prozaicznie – od utworzenia osobnego działu, który byłby odpowiedzialny za wszelkie naprawy i działania serwisowe. Tyle i aż tyle.

Podejście to wraz z innymi rozwiązaniami dotarło do Japonii tuż po zakończeniu drugiej wojny światowej. Jednym z prekursorów, który pomagał je wdrażać był Dr. William Edwards Deming, znany chociażby z opracowania cyklu PDCA. Więcej na temat tego cyklu oraz samego Deminga możecie przeczytać w osobnym wpisie dostępnym na blogu:
PDCA – czyli cykl Deminga w praktyce

Ale wróćmy do meritum. Zastosowanie nieznanych dotąd metodologii miało rację bytu zwłaszcza biorąc pod uwagę rozwijającą się w tamtych czasach automatyzację linii produkcyjnych. Jak się jednak z czasem okazało rozwiązanie wykorzystywane w amerykańskich fabrykach przestało być efektywne. Im więcej maszyn lub linii powstawało tym bardziej rozbudowany musiał być dział utrzymania ruchu. Rosnąca liczba czasem błahych do rozwiązania problemów powodowała coraz dłuższe przestoje w produkcji. Efektywność spadała.

W rozwiązanie tego problemu zaangażował się Seiichi Nakajima ekspert Japońskiego Instytutu Inżynierów Przemysłowych – JIPE (ang. Japan Institue of Plan Engineers). Obecnie instytucja ta istnieje pod nieco zmienioną nazwą – JIPM, czyli Japan Institute of Plant Maintenance. Cały system sformalizowany został w 1971 roku. Można więc było przejść do działania.

Pierwszą organizacją, gdzie wdrożono nową metodologia była firma Nippon Electrical Equipments, obecnie znana jako Nippon Denso. Wprowadzone zmiany były wręcz rewolucyjne. Od tego momentu nastąpił niejako podział obowiązków. Operatorzy maszyn i linii produkcyjnych zobowiązani zostali do wykonywania prostych i rutynowych przeglądów swojego stanowiska pracy. Pozwoliło to na dużo szybsze wykrywanie pierwszych symptomów nadchodzącego problemu. Ich naprawa również już nie była taka skomplikowana ani czasochłonna. Natomiast dział utrzymania ruchu skupił się na większych naprawach oraz okresowych i bardziej kompleksowych przeglądach maszyn. Zadziałało. Wdrożone rozwiązania pozwoliły znacząco ograniczyć ilość awarii oraz wynikających z nich przestojów. Jednocześnie wzrosła wydajność i dostępne moce produkcyjne.

Duże znaczenie w rozwiązywaniu problemów miało także zastosowanie innego narzędzia ciągłego doskonalenia 5S, które stanowi niejako fundament dla metodologii TPM. Więcej na jego temat przeczytacie w osobnym wpisie na blogu:
Metoda 5S – posprzątaj raz a dobrze

TPM, czyli Total Productive Maintenance to system utrzymania ruchu, którego rolą jest zapewnienie maksymalnej efektywności maszyn, wydłużenie okresu ich eksploatacji oraz zwiększenie poziomu bezpieczeństwa podczas ich użytkowania. Działa on na różnych poziomach w organizacji. Zaangażowani są zarówno bezpośredni użytkownicy danych urządzeń jak i dział utrzymania ruchu. Podejmowane działania realizowane są z różną częstotliwością i zależą zarówno od stopnia skomplikowania danej maszyny jak i jej stanu technicznego.

TPM bazuje na podejściu, że celem nadrzędnym jest 3xZero:
– zero awarii
– zero błędów
– zero braków.

Osiem filarów TPM

Skutecznie wdrożony system TPM to nie tylko realizacja inspekcji i przeglądów, ale też wiele innych działań. Aby to osiągnąć niezbędne będzie zaangażowanie pracowników praktycznie z całego przekroju struktury organizacyjnej. Podstawą, na której opiera się Total Productive Maintenance jest wspomniana metodologia 5S. Jej rolą jest zapewnienie, że dane stanowisko pracy będzie zorganizowane i uporządkowanie zgodnie z określonymi standardami. Jednak 5S to nie tylko sprzątanie, ale przede wszystkim ocena wizualna otoczenia, do którego zaliczane są także maszyny i urządzenia.

Skoro mamy już fundament to możemy na nim bez problemu postawić całą konstrukcję, którą stanowi osiem filarów. To na nich właśnie opiera się efektywny system TPM. Sprawdźmy zatem szczegółowo czego one dotyczą:

1. Autonomiczne utrzymanie ruchu (ang. Autonomous maintenance) – jest to jedna z aktywności, która jako pierwsza przychodzi do głowy słysząc określenie TPM. Teraz to operatorzy i użytkownicy maszyn, stanowiący niejako front na wydziale produkcyjnym, są głównym źródłem informacji o stanie technicznym urządzeń. Najczęściej na początku każdej zmiany dokonują wstępnej inspekcji wykorzystywanych maszyn. Ale to nie wszystko, bowiem w trakcie jej użytkowania również obserwują, czy też nasłuchują jej pracy. Dzięki temu każda anomalia w jej działaniu może być natychmiastowo wychwycona. Jednak ich rola nie kończy się na samej inspekcji. Operatorzy wykonują także proste prace serwisowe jak chociażby smarowanie, czy też dokładne czyszczenie różnych elementów.

2. Doskonalenie (Focused improvement)
Stwierdzony problem jakościowy może dotyczyć nie tylko jednego konkretnego wyrobu, na którym on wystąpił, ale także i wielu innych. Analogicznie powinniśmy postępować w kontekście stwierdzonej awarii. Jej eliminacja na jednej maszynie może nie rozwiązać problemu. Bowiem podobny może wystąpić również na innym urządzeniu o zbliżonej konstrukcji. Stare maszyny możemy modernizować nie tylko, aby dać im nowe życie, ale również po to, aby wprowadzić dużo innych usprawnień. Część z nich będzie możliwa do wdrożenia dzięki obserwacjom i pomysłom samych operatorów. Dlatego bardzo ważne jest promowanie zaangażowania wśród pracowników. W praktyce filar ten oparty jest również o wydarzenia Kaizen, których celem jest właśnie doskonalenie. Uczestniczą w nich pracownicy różnych szczebli począwszy od użytkowników maszyn, poprzez kadrę inżynierską, na kierownictwu kończąc.

3. Planowane konserwacje (Planned maintenance)
Wyposażenie produkcyjne, gdy nie pracuje to i nie zarabia. Warto to zrozumieć i o tym pamiętać. Dlatego tak istotne jest zapewnienie maksymalnej efektywności stosowanych maszyn. Jednak same awarie to nie wszystko, bowiem niezbędne będą również przestoje związane z okresowymi przeglądami, czy chociażby kalibracją. Czasem wymiana niezbędnych elementów to długie godziny, gdzie wyposażenie musi być wyłączone z użytkowania. Dlatego tak istotne jest odpowiednie planowanie tych działań, aby w jak najmniejszym stopniu zakłócały przebieg procesów produkcyjnych. O większości prowadzonych działań wiemy z bardzo dużym wyprzedzeniem dzięki czemu możemy wyznaczyć odpowiedni czas, gdy dane urządzenie będzie miało przestój.

4. Utrzymanie jakości (Quality maintenance)
Poszerzenie wiedzy z zakresu możliwości technicznych wyposażenia produkcyjnego pozwala na odpowiednie planowanie procesów technologicznych. Znając możliwości stosowanych maszyn w znaczący sposób możemy zarówno ograniczyć ilość części niezgodnych a w razie ich wystąpienia dużo sprawniej reagować. Posiadając odpowiedni zasób wiedzy określenie przyczyny źródłowej będzie łatwiejsze i bardziej precyzyjne, zaś podjęte działania efektywniejsze. Mniej niezgodności to również i mniej nieplanowanych popraw. Rośnie zatem wydajność produkcji.

5. Planowanie nowego wyposażenia (Early equipment management)
Nowe wyposażenie niesie za sobą również spore wydatki. Dlatego przed podjęciem ostatecznej decyzji należy przeanalizować, czy jakakolwiek modernizacja obecnie posiadanych maszyn nie zapewni nam analogicznych możliwości technologicznych. Jeśli jednak decyzja jest ostateczne to wszystkie podjęte od początku działania powinny bazować na posiadanej wiedzy. Odpowiednio zaplanowana inwestycja pozwoli na bezproblemową instalację oraz uruchomienie nowego sprzętu. Jest to istotne zwłaszcza biorąc pod uwagę fakt, że im szybciej tego dokonamy to tym szybciej zacznie ona na siebie zarabiać. Zdobyte doświadczenie pozwoli nam od początku na wykonywanie prawidłowej obsługi autonomicznej oraz przewidzenie potencjalnych problemów, które mogą wystąpić w przyszłości.

6. Edukacja i szkolenia (Education and training)
Wiedza nie bierze się znikąd. Bez niej zaś nie ma możliwości, aby system TPM działał efektywnie. Dlatego tak istotne są zarówno odbyte szkolenia jak i zdobywane latami doświadczenie. W efekcie otrzymujemy najlepszy rezultat w postaci wiedzy teoretycznej popartej praktyką. Dzięki niej będziemy wiedzieć, że coś nie działa prawidłowo, ale i dużo szybciej dojdziemy do źródła problemu. Im również większy poziom wiedzy tym więcej awarii naprawimy samodzielnie bez angażowania zewnętrznych serwisów. Dla kadry zarządzającej jednym z priorytetów powinno być zdefiniowanie jakie szkolenia, ale i uprawnienia będą niezbędne. Istotny jest również poziom wiedzy w samej organizacji, czyli doświadczona kadra, która zna i rozumie jak działa stosowane wyposażenie.

7. TPM w biurze i administacji (Administrative & office TPM)
Rolą skutecznego systemu TPM jest eliminacja marnotrastwa. Jednak wydział produkcyjny to nie wszystko. Ważnym elementem każdej zdrowej organizacji są wszystkie procesy wewnętrzne. Dlatego podejmowana działania powinny dotyczyć również innych działów jak chociażby technologicznego, planowania produkcji czy nawet zarzadzania zasobami ludzkimi. Jednym z celów jest zapewnienie sprawnej komunikacji. Wdrożenie odpowiednich standardów oraz Systemu Zarządzania Jakością pozwolą na wykonywanie powtarzalnej pracy bez potrzeby poszukiwania ciągle tych samych rozwiązań.

8. Środowisko , zdrowie i bezpieczeństwo (Environment, Health & Safety)
Stanowisko pracy powinno być bezpieczne i bez długofalowego wpływu zarówno na zdrowie pracowników jak i środowisko. Filar ten jest po części wspierany przez wspomniane 5S, dzięki któremu możemy uniknąć wielu zagrożeń. Jednak same wypadki to nie wszystko. W równym stopniu powinny być analizowane wszystkie przypadki, które co prawda do niego nie doprowadziły, ale istniało jakieś prawdopodobieństwo wypadku. Projektując stanowisko robocze należy zwrócić na jego emisyjność. Szkodliwy może być wpływ zarówno hałasu, zapylenia, wibracji czy chociażby stosowanych środków chemicznych. Istotną kwestią jest również ergonomia, która ma zasadniczy wpływ na ryzyko występowania czynnika ludzkiego takiego jak zmęczenie, czy nawet frustracja. Od nich nie jest już daleko do popełnienia błędu.

OEE – czyli skąd wiadomo, że TPM jest skuteczne

Chyba nikt nie lubi robić czegoś wyłącznie dla samego robienia. Zawsze niezbędna jest jakaś forma informacji zwrotnej na temat podjętych działań. Nie inaczej jest w przypadku TPM. System ten jest na tyle kompleksowy, że musimy mieć pewność, że jest także efektywny. I to nie tylko po jego wdrożeniu, ale przez cały późniejszy czas. Jeśli potraktować TPM jako proces jakościowy to do pomiaru jego skuteczności wykorzystalibyśmy jakiś wskaźnik. I to właściwie będzie najlepsze rozwiązanie. Będzie nim OEE (ang. Overall Equipment Efficiency). Jak sama nazwa wskazuje jego rolą będzie określenie wydajności naszego parku maszynowego. Bierze on pod uwagę trzy zasadnicze czynniki:

OEE [%] = Dostępność x Wydajność x Jakość

Aby jednak obliczyć OEE niezbędne będzie wpierw uzyskanie wartości procentowych dla każdego ze wspomnianych czynników. Sprawdźmy zatem jak ją uzyskać.

– dostępność – ma na celu weryfikację, czy maszyna pracowała zgodnie z planem. Zatem wszelkie nieprzewidziane przestoje wpłyną na obniżenie jej wartości. Nie uwzględnia on jednak przestojów wynikających z zaplanowanych działań serwisowych.

Dostępność = (rzeczywisty czas pracy maszyny / planowany czas pracy maszyny) * 100%

– wydajność – jest to nic innego jak weryfikacja czy rzeczywista ilość części jakie wyprodukowano w danym czasie pokrywa się z planem.

Wydajność = (ilość wyprodukowanych sztuk / ilość zaplanowanych sztuk) * 100%

– jakość – rolą tego parametru jest określenie zdolności urządzenia do wyprodukowania zgodnego wyrobu.

Jakość = (ilość części zgodnych / ilość części wyprodukowanych) * 100%

Akceptowalny wynik OEE klasy światowej dla produkcji dyskretnej przyjęto na poziomie: 85%. Aby, go osiągnąć czynniki, które bierzemy pod uwagę muszą mieć następujące wyniki:
– dostępność – 90%
– wydaność – 95%
– jakość – 99%.

Nie będzie to jednak takie łatwe jak się wydaje, zwłaszcza w przypadku dopiero co wdrażanego systemu TPM. Nie zdziwmy się zatem jeśli w początkowej fazie otrzymamy wynik na poziomie 40%. Natomiast wartością przeciętną osiąganą przez przedsiębiorstwa produkcyjne jest 60%. Przy czym warto pamiętać, że osiągnięty wynik zależy od wielu czynników, jak chociażby stopień skomplikowania wykonywanych części, wiedzy i doświadczenie kadry, czy też stanu parku maszynowego.

6 wielkich strat

Duże przełożenie na wartość wskaźnika OEE ma każda forma marnotrawstwa. Pamiętajmy, że jego eliminacja jest jednym z głównych celów Lean Manufacturing, czyli tzw. produkcji odchudzonej. Dlatego podczas prac nad TPM Seiichi Nakajima zdefiniował także 6 wielkich strat, których przyczyną jest sprzęt produkcyjny. Każda z nich jest ściśle powiązana z dostępnością maszyn, ich wydajnością, czy też osiąganą jakością.

Magazyn części zamiennych

Ważną kwestią, o której również warto wspomnieć zwłaszcza w kontekście marnotrawstwa są zapasy. Zaliczamy do nich zarówno materiały produkcyjne, gotowe wyroby jak i osprzęt produkcyjny. I właśnie ta ostatnia pozycja jest istotna z punktu widzenia TPM. Zapasy jak wiadomo z jednej strony są niezbędne, ale z drugiej powodują także zamrożenie środków finansowych, które mogłyby zostać zainwestowane w inny sposób.

W magazynie nie może zabraknąć części, które są regularnie wymieniane. W takim przypadku weźmy pod uwagę ich dostępność oraz czas realizacji zamówienia. Bowiem może się okazać, że będzie on dłuższy niż czas pomiędzy kolejnymi wymianami. Warto również pamiętać o wszelkich możliwych zakłócenia w łańcuchu dostaw związanych na przykład ze strajkami, czy nawet zawirowaniami politycznymi. Jeśli zatem dany element wymieniany jest co kwartał a czas realizacji zamówienia wynosi co najmniej sześć miesięcy to nierozsądnie byłoby tworzyć zapas w ilości wyłącznie 1-2 sztuk.

Analogiczna sytuacja dotyczy części, które są trudno dostępne lub realizowane wyłącznie na nasze zamówienie. Inaczej będzie wyglądała sytuacja jeśli mamy do wyboru kilku renomowanych i do tego lokalnych dostawców a inaczej jeśli korzystamy z małej firmy z drugiego końca świata, która dzisiaj jest a jutro jej nie ma.

Przeciwieństwem za to jest magazyn pełny części, które zużyjemy może za sto lat. Dlatego powinien on być prowadzony z głową, najlepiej przez Inżyniera Utrzymania Ruchu, który doskonale zna wykorzystywane w firmie maszyny. Będzie on w stanie określić odpowiedni poziom zwłaszcza tych najbardziej kluczowych elementów urządzeń. Tak, aby zabezpieczyć nas przed ryzykiem nieplanowanych, ale i bardzo kosztownych przestojów.

Podsumowanie

TPM to narzędzie ciągłego doskonalenia, które od wielu lat z powodzeniem stosowane jest w wielu firmach produkcyjnych. Najczęściej kojarzone z codzienną obsługą autonomiczną wykonywaną przez operatorów maszyn, czy też regularnymi przeglądami w oparciu o dokumentację techniczno-ruchową, czyli tzw. DTR-ki. Ale to nie wszystko, bowiem podstawą systemu TPM jest inne dość dobrze znane narzędzie 5S. Jego rolą jest utrzymanie porządku na stanowisku pracy oraz wykonywanie działań inspekcyjnych stosowanego wyposażenia. Poza tym sam TPM oparty jest o osiem różnych filarów, które zapewniają skuteczne funkcjonowanie całego systemu. O tym, czy podjęte działania są skuteczne możemy dowiedzieć się chociażby poprzez monitorowanie wskaźnika OEE, który bierze pod uwagę trzy różne czynniki: dostępność, wydajność i jakość.

Jednak produkcja to nie wszystko, bowiem często nieświadomie wykorzystujemy analogiczny system w naszym życiu prywatnym. Czym bowiem jak nie TPM jest częsta weryfikacja stanu techniczego naszego auta. Poza codzienną obsługą autonomiczną dochodzą do tego jeszcze regularne wymiany zgodnie z przyjętym harmonogramem. Analogiczne działania podejmujemy także w stosunku do innych urządzeń jak chociażby tych służących do ogrzewania naszych domów, czy mieszkań.

Mam nadzieję, że ten materiał pozwolił Wam na poszerzenie swojej wiedzy w kontekście działań prowadzonych w zakresie kompleksowego utrzymania ruchu maszyn i urządzeń. Czekam na Wasze opinie w komentarzach pod tekstem. Do zobaczenia w następny poniedziałek!