I © Strojniški vestnik 461200032,BB-7B ISSN 0039-24BD UDK 658.531 :B5B.74 Izvirni znanstveni članek C1.01] Journal of Mechanical Engineering <46C200032.66-76 ISSN 0033-2460 UDO 656.531 :658.74 Original scientific paper C1 .013 Pretočni čas operacije The Flow Time of Operation Marko Starbek - Janez Grum - Janez Kušar Pretočni čas operacije, kije najkrajša enota pretočnega časa naročila, pomeni izhodiščni podatek za dejansko načrtovanje in krmiljenje proizvodnje. Tega časa ni mogoče izračunati, ampak gaje mogoče le meriti. Slovenska podjetja vidijo v skrajšanju pretočnega časa operacij in s tem tudi naročil veliko priložnost za dosego čim večje konkurenčnosti na domačem in tujem trgu. V prispevku je pokazana razlika med enodimenzijskim, dvodimenzijskim ter srednjim preprostim in tehtanim pretočnim časom operacije. Posebna pozornost je dana izbiri načina izvedbe meritev pretočnega časa operacije in konstruiranju izvedenim merihKim pripadajočega diagrama pretoka. Ker pretočni čas operacije ni vedno enak, temveč se s časom spreminja, je v prispevku prikazan postopek izvedbe nadzora pretočnega časa operacije, ki sloni na Demingovem bvgu stalnih izboljšav. Prikazani so rezultati izvedbe meritev in nadzora pretočnega časa operacije v podjetju, ki izdeluje stroje za kemično industrijo. © 2000 Strojniški vestnik. Vse pravice pridržane. (Ključne besede: časi pretočni, diagrami pretoka, operacije, vsebine dela) The flow time ofoperation (the shortest unit of flow time of an order) is the initial data for realistic production planning and control. This time cannot be calculated - it can only be measured. Companies in Slovenia would like to reduce the flow time of operations (and thus reduce the flow time of orders) to improve their competitiveness in domestic and world markets. This paper presents the difference between one-dimensional, two-dimensional, and mean simple and weighted flow time of operation. Special attention has been paid to the measurement of the flow time of operation, and the construction of a corresponding flow-time diagram. The flow time of operation is not a constant value (it changes with time) and therefore this paper presents a procedure for operation flow-time control based on Deming's circle of continuous improvements. Presented are the results of the operation flow-time measurements and control in a company that produces machines for the chemical industry. © 2000 Journal of Mechanical Engineering. All rights reserved. (Keywords: flow time, flow diagrams, operations, work contents) OUVOD Ko govorimo o pretočnem času, moramo razlikovati med: - pretočnim časom operacije in - pretočnim časom naročila, kar prikazuje slika l. S slike 1 vidimo, da pomeni pretočni čas operacije časovni korak, računan od časovne točke končanja naročila na prejšnjem delovnem mestu in časovno točko končanja naročila na opazovanem delovnem mestu. Pretočni čas naročila je časovni korak, računan od časovne točke sprejema naročila, do časovne točke končanja zadnje delovne operacije in je seštevek pretočnih časov operacij opazovanega naročila. O INTRODUCTION When dealing with flow time it is necessary to distinguish between two terms: - the flow time of a working operation, - the flow time of a working order. as shown in Figure 1. It can be seen from Figure 1 that the flow time of an operation is an interval calculated between the time point when the order has been finished at the previous workplace and the time point when the order has been finished at the treated workplace. The flow time of an order is an interval calculated between the time when the order has been released and the time when the last working operation has been finished. It is therefore, the sum of the flow times of the operations of the treated order. ^mšAŠU)[MlDŠC€D I SITTMim stran 66 M. Starbek - J. Grum - J.Kušar: Pretočni čas operacije - The Flow Trne of Operation Pretočni čas operacije TO/ Flow time of operation FT Operacija/> Operation Gas prehoda TPRE/ Passing time TP ->< ti&!S5SBäJfiSS5?l/ Čas ^športa/ Ležanje PRED opazovano operacijo/ Lying Al TIR he previons Transport time Lying BEFORE the treated operation .^ upi I iu Umi ^ ^________^ ^g Čas izvedbe TIZV/ Processing time PT SS5SS& Cas obdelave/ /sStinTe^L Time of work Naročilo/ Order Pretočni čas narocila/Flow time of order SI. 1. Pretočni čas operacije in naročila Fig. 1. Flow time of a an operation and of an order Pretočni čas operacije [1] pomeni najkrajšo enoto pretočnega časa, ki jo še lahko merimo. In ko bomo govorili o nadzoru pretočnih časov, bomo mislili na pretočne čase operacij. 1 DOLOČANJE PRETOČNEGA ČASA OPERACIJE Ko govorimo o pretočnem času operacije, moramo razlikovati med: - enodimenzijskim pretočnim časom naročila na opazovanem delovnem mestu in - dvodimenzijskim pretočnim časom naročila na opazovanem delovnem mestu. Enodimenzij ski pretočni čas naročila na opazovanem delovnem mestu (dimenzija je čas) sestavljata čas prehoda in čas izvedbe naročila, kar prikazuje slika 2. The flow time of the operation [1] is the shortest measurable flow-time unit. When talking about flow time control we have in mind the flow times of operations. 1 DEFINITION OF THE FLOW TIME OF AN OPERATION When dealing with the flow time of an operation it is necessary to distinguish between: - one-dimensional flow time of the order at the treated workplace, - two-dimensional flow time of the order at the treated workplace. The one-dimensional flow time of the order at treated workplace (time is a dimension in this case) consists of the time of passing and the time of processing the order, as shown in Figure 2. FT TP PT W///////M 1------------------- --------------1 <--------------------------------------------------------------------------------1 ČasfDd] / Time [Wd] »-----------> tE, tB, IE. TM SI. 2. Enodimenzij ski pretočni čas naročila na opazovanem delovnem mestu [2] Fig. 2. One-dimensional flow time of the order at the treated workplace [2] IE, IE - časovna točka konca izvedbe opazovanega naročila na prejšnjem delovnem mestu , ,. - časovna točka konca izvedbe opazovanega naročila na opazovanem delovnem mestu tEm - time point at the end of processing of the treated order at the previous workplace tETM - time point at the end of processing of the treated order at the treated workplace 1 gfinsiigfcJMiogitxal stran 67 WIM M. Starbek - J. Grum - J.Kušar: Pretočni čas operacije - The Flow Time of Operation TP PT FT tB,m - časovna točka pričetka pripravljalno sklepnih del na opazovanem delovnem mestu - čas prehoda naročila - čas izvedbe naročila na opazovanem delovnem mestu - pretočni čas naročila na opazovanem delovnem mestu Dvodimenzijski pretočni čas naročila na opazovanem delovnem mestu (dimenziji sta čas in vsebina dela) pa sestavljajo čas prehoda in čas izvedbe operacije ter čas za naročilo, kar prikazuje slika 3. tBJM - time point at the beginning of setup activities at the treated workplace TP - passing time of the order PT - processing time of the order at the treated workplace FT - flow time of the order at the treated workplace The two-dimensional flow time of the order at the treated workplace (time and contents of work are the dimensions in this case) consists of the passing time, the processing time of the order, and the time for the order, as shown in Figure 3. Vsebina dela/ Contents of work A [Nh] FT TP ->< PT OT- čas za naročilo OT - time for order Cas[Dd] / Time [Wd] IE, tB, iH, SI. 3. Dvodimenzijski pretočni čas naročila na opazovanem delovnem mestu [2] Fig. 3. Two-dimensional flow tirne of the order at the treated workplace [2] Za enodimenzijski in dvodimenzijski pretočni čas naročila na opazovanem delovnem mestu velja, da ga lahko določimo iz rezultatov meritve časovne točke konca izvedbe opazovanega naročila na prejšnjem delovnem mestu tEm in časovne točke konca izvedbe opazovanega naročila na opazovanem delovnem mestu tE saj je: The one- and two-dimensional flow times of the order at the treated workplace can be determined by measuring the end time of the processing of the treated order at the previous workplace, tEm, and the end time of the processing of the treated order at the treated workplace, tEJM: FT=tE,.-tEn (D- Na opazovanem delovnem mestu se v opazovanem časovnem koraku P izvede množica naročil O (1 \ ^ [ftX -» ni ukrepanja i 2. \FTw)A > \FT» L -* ukrepanje (ugotoviti je treba, zakaj je prišlo v opazovanem obdobju P do i odstopanja in načrtati ukrepe za skrajšanje srednjega tehtanega pretočnega časa v naslednjem i časovnem intervalu P=P+1). i 5. korak: Načrtovanje in izvedba ukrepov za 1 skrajšanje srednjega tehtanega pretočnega časa i operacije ! Če je \FTv)A > (fT»\, je treba analizirati 1 dobljeni diagram pretoka oziroma pretočne čase i naročil, ki so v opazovanem obdobju P odšla z 1 delovnega mesta in pripraviti ukrepe za skrajšanje | le-teh. 1 Najpomembnejši ukrepi za skrajšanje i pretočnih časov naročil in s tem tudi srednjega i tehtanega pretočnega časa delovne operacije so: i - dosledno upoštevanje FIFO-prednostnega pravila i izvedbe naročil (naročilo, ki prvo pride na delovno mesto naj bo tudi prvo izvedeno); i - krajšanje pripravljalno sklepnih časov z uporabo | metode SMED [7]; i - uvedba metode na obremenitev usmerjenega spuščanja naročil ([3] in [8]). i Predlagani ukrepi za skrajšanje pretočnih 1 časov naročil, ki so bili sprejeti na podlagi rezultatov UU1=| išfTflsKŠ^O^O^DŽDl__________________________________ MM^THMim stran 72 OT - the processing time of the j-th order tEm. - time point at the end of processing of the j- th order at the treated workplace tEpMj - time point at the end of processing of the j- th order at the previous workplace Step 3: Calculation of the ACTUAL mean weighted flow-time of the operation The data collected about the flow-time areas of orders that have departed from the workplace during the analysed interval P allow for the calculation of the ACTUAL mean weighted flow time of the operation: ±PTAj . M______ ¦^--------- (5). /=i Step 4: Analysis of deviations of the mean weighted flow time of the operation A comparison of the ACTUAL mean weighted flow time of the operation {ftJ)a with the TARGET reference value \FTw)R may show that: < {ft,\ or (6). In general there are two different cases: 1. prA < (FTA -» no action 2. \FTw)A > {FTw)R -> action (it is necessary to find out why a deviation occurred during the analysed interval and to plan actions to reduce the mean weighted flow time during the next interval P=P+1). Step 5: Planning and carrying out actions to reduce the mean weighted flow time of the operation If [FTwjji > \FTW)R it is necessary to analyse the flow diagram obtained (i.e. flow times of the orders that have departed from the workplace during the treated interval P) and take actions to reduce these times. The most important actions for the reduction of the flow times of orders (and thus the reduction of the mean weighted flow time of the working operation) are: - strict compliance with the first-in-first-out (FIFO) principle when processing the orders (the order which reaches the workplace first should also be processed first); - reduction of time for setup and finishing activities by using the (SMED - single digit minut exchange of die) method [7]; - implementation of a method for releasing orders based on the load ([3] and [8]). The proposed measures for the reduction of the flow times of orders, which have been obtained M. Starbek - J. Gmm - J.Kušar: Pretočni čas operacije - The Flow Time of Operation analize diagrama pretoka naročil prek delovnega mesta v opazovanem obdobju P, bodo vplivali na skrajšanje pretočnih časov naročil oziroma srednjega tehtanega pretočnega časa operacije v naslednjem, toje(P+l) obdobju. Prvi testi predlaganega postopka izvedbe nadzora pretočnega časa delovne operacije so pokazali, da je za izvedbo drugega in tretjega koraka postopka nujna računalniška podpora, saj se za ročno konstruiranje diagramov pretoka in izračun srednjih tehtanihpretočnih časov delovnih operacij porabi preveč časa. Sodelavci Laboratorija za proizvodne sisteme smo stopili v stik s sodelavci Inštituta za tovarniška postrojenja IFA Univerze v Hannovru, ti so nam sporočili pregled ponudnikov in imena programskih paketov, ki se nanašajo na pretočni čas. Po seznanitvi z zmogljivostjo imenovanih programskih paketov smo opravili razgovor s sodelavci slovenske hiše programske opreme, ki je ponudnik poslovno-tehničnega informacijskega sistema slovenskim podjetjem, in se odločili, da z njihovo pomočjo izdelamo računalniški program FS-CON-TROL za hitro konstruiranje diagramov pretoka, vris površin pretočnih časov naročil in izračun srednjih tehtanih pretočnih časov delo virih operacij. Ko smo izdelali računalniški program FS-CONTROL, nam je hiša za programsko opremo omogočila testiranje računalniškega programa oziroma postopka izvedbe nadzora pretočnega časa operacije v nekaj slovenskih podjetjih. 3 PRIMER DOLOČANJA IN NADZORA PRETOČNEGA ČASA OPERACIJE Predlagani postopek določanja in nadzora pretočnega časa operacije smo preskusili v podjetju, ki je proizvajalec strojev za pekarne in kemično industrijo. Po dogovoru s poslovnim vodstvom podjetja smo v preskus določanja in nadzora pretočnega časa operacije vključili delovno mesto M33.248 - struženje. Delovno mesto je bilo opazovano v obdobju od 130 Dd do 190 Dd. Zbiranje podatkov o pretoku naročil prek delovnega mesta bo izvedeno ročno, saj podjetje še nima avtomatskih snemalnih naprav. Glede na predlagane korake izvedbe nadzora pretočnega časa delovne operacije, se je poslovno vodstvo v prvem koraku odločilo za ciljno NA J-vrednost srednjega tehtanega pretočnega časa operacije: Da bi v drugem koraku prišli do podatkov o pretočnih časih naročil, so sodelavci podjetja za vsako naroČilo, ki je prišlo oziroma odšlo z opazovanih delovnih mest v časovnem intervalu on the basis of the analysis of order flow through a workplace during the analysed interval P, will cause a reduction in the flow times of orders (i.e. reduction in the mean weighted flow time of the operation) in the next interval (P+l). The first tests of the proposed procedure for the flow-time control of a working operation have shown that computer support is necessary for carrying out the second and third steps of the procedure because manual drawing of flow diagrams and calculation of mean weighted flow times of operations is too time consuming. The members of the Production Systems Laboratory contacted members of the Factory Machinery Institute IFA, University of Hannover, who sent us the names of suppliers and the names of software packages that deal with flow time. After having studied features of these software packages we talked with members of a Slovenian software company that offers business and technical information systems to Slovenian companies. We decided that we would jointly develop the FS-CONTROL computer software for the quick design of flow diagrams, drawing of the flow-time areas of orders, and the calculation of the mean weighted flow times of working operations. After the FS-CONTROL software had been developed the software company allowed us to test the software (i.e. the procedure for flow-time control of operations) in some Slovenian companies. 3 SAMPLE CASE OF DEFINITION AND CONTROL OF OPERATION FLOW TIME The procedure for the definition and control of the operation flow time, as described above, has been tested in a company which produces machines for bakeries and the chemical industry. In agreement with the company management the workplace M33.248 the workplace was used in the test case of definition and control of operation flow time. The workplace was treated in the interval from 130 Wdtill 190 Wd. Acquisition of data about the flow of orders through the workplace was done manually, as the company does not possess automatic recording devices. With reference to the proposed steps of the flow-time control implementation, the management of the company first defined the reference value of the mean weighted flow time of a working operation: = 6Dd In order to get the values of the flow times of orders (step 2), company employees obtained data about the flow of orders through the treated workplace during the interval from 130 Wd until 190 Wd, stran 73 RSsSiiiii M. Starbek - J. Gnum - J.Kušar: Pretočni čas operacije - The Flow Time of Operation od 130 Dd do 190 Dd, zabeležili čas prihoda in pripadajočo normirano vsebino dela oziroma termin odhoda in pripadajočo dejansko vsebino dela. Preglednica 1 prikazuje del zbranih podatkov o pretoku naročil prek delovnega mesta M 33.248. noting arrival time and the corresponding normative contents of the work, and departure time and the corresponding actual contents of the work. Table 1 presents part of the actual data about the flow of orders through the M33.248 workplace. Preglednica 1. Zbrani podatki o pretoku naročil preko delovnega mesta M3'3.248 Table 1. The data obtained about the flow of orders through the M33.248 workplace Delovno mesto: / Workplace: DM 33.248 Obdobje: od 130 Dd do 190 Dd/ Interval: from 130 Wd to 190 Wd Zaporedna št. naročila/ Seq. order number Številka naročila/ Order number Čas prihoda Dd/ Arrival time Wd Normirana vsebina dela / Normative contents of work Nh Čas odhoda Dd/ Departure time Wd Dejanska vsebina dela/ Actual contents of work Eh 1 32072119 129 8,50 160 8,50 2 32073858 135 10,00 162 10,00 3 32067714 137 13,50 158 13,50 4 32068581 137 3,40 150 3,40 5 32068625 138 5,80 160 5.80 ¦ ¦¦ ¦ ¦....... ..... ....... ¦ ..,..,..,. . 71 32076264 187 3,50 189 3.50 72 32055311 190 7.25 194 7.25 73 32054948 190 1,50 198 1,50 Zbrani podatki o pretoku naročil prek delovnega mesta so predstavljali vhodne podatke za delo z računalniškim programom FS-CONTROL, s katerim smo za delovno mesto izrisali oziroma izpisali: - diagrame pretoka s površinami pretočnih časov naročil, - ugotovljene JE-srednje tehtane pretočne čase delovnih operacij. Slika 7 prikazuje diagram pretoka z vrisanimi površinami pretočnih časov naročil ter ugotovljeni JE-srednji tehtani pretočni čas \FTW)4 za delovno mesto M 33.248. Analiza diagrama nas je privedla do naslednjih sklepov: - ugotovljeni JE-srednji tehtani pretočni čas operacije je nad mejno vrednostjo 6 Dd, torej je potrebno ukrepanje, - vrstni red odhoda naročil z delovnega mesta se bistveno razlikuje od vrstnega reda prihoda naročil, torej ni bilo upoštevano FIFO-prednostno pravilo (prvi pride, prvi postrežen), - neupoštevanje FIFO-prednostnega pravila ima velik vpliv na velikost površin pretočnih časov naročil in s tem na srednji tehtani pretočni čas operacije. Rezultate prvega preskusa smo predstavili poslovnemu vodstvu podjetja, ki je po izvedeni analizi vzrokov dolgih pretočnih časov predlagalo, da preskus ugotavljanja srednjega tehtanega pretočnega časa operacije za delovno mesto M33.248 v prihodnosti ponovimo, in to ob doslednem upoštevanju FIFO-prednostnega pravila razporejanja naročil. The data obtained about the flow of orders through the workplace was input data for the FS-CONTROL software, which was used to get the following data for the workplace: flow diagrams with the areas of flow times of orders, - actual mean weighted flow times of working operations. A sample case of the orders flow diagram is presented in Figure 7; areas of the flow times of orders and actual mean weighted flow time \FTW)A for the M33.248 workplace are drawn in. Analysis of the results obtained has led us to the following conclusions: - the actual mean weighted flow time is above the limiting value of 6 Wd and therefore corrective actions should be undertaken, - the sequence of the departure of orders from the workplace differs considerably from the sequence of arrival of orders, which means that the FIFO priority rule was not taken into account, - the fact that the FIFO priority rule was not taken into account had a large effect on the flow-time areas of the orders and thus on the mean flow time of operation. The results of the first experiment were presented to the company management, which analysed the reasons for excessive flow times and then proposed that the experiment of defining the mean weighted flow time of operation for the workplace M33.248 be repeated in the future - this time in strict compliance with the FIFO priority rule regarding the processing of orders. STüT^OfcDMISUSD I stran ~7A M. Starbek - J. Grum - J.Kušar: Pretočni čas operacije - The Flow Time of Operation Vsebina dela/ Contents of work [Nh,Eh] IS iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiEiiHiiiMuniiiii HHiiiHiuiiiiiiiiitiiiuinHiiniiiijiiniNiiiiiiii hihi.....¦iiniiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiüiHiiiiiiiiiiiiiiii Cas [Dd]/ Time [Wd] g od 130 do 190/ from 130 to 190 Opazovani korak Dd/ Analysed interval Wd 61 Dolžina obdobja P Dd/ Period lenght P Wd 8,50 Začetno stanje IS / Initial state Nh 526,00 Prihod A /Nh Arrival A Nh 450,35 Odhod D Eh/ Departure D Eh 84,25 Končno stanje FS Nh/ Final State FS Nh 11,08 JE-srednji tehtani pretočni čas \FT w K Dd/ Actual mean weighted flow time [FT „• L Wd SI. 7. Diagram pretoka in ugotovljeni JE-srednji tehtani pretočni čas za delovno mesto M33.248 Fig. 7. Diagram showing thejlow of orders and actual mean weighted flow time for the M33.248 workplace 4 SKLEP Vse večje domače in mednarodno tekmovanje podjetij ter prehod od trga prodajalcev k trgu kupcev terja od podjetij stalno povečevanje gospodarnosti, ki pa je v veliki meri odvisna tudi od pretočnih časov operacij [9]. V prispevku je podan postopek določanja pretočnih časov naroČil, ki so v opazovanem obdobju odšla z delovnega mesta oziroma operacije, način konstruiranja diagrama pretoka naročil ter način izračuna srednjega tehtanega pretočnega časa delovnega mesta. Opisani so tudi najpomembnejši 4 CONCLUSION Increasing domestic and international competition for companies and a transition from a sellers' market to a customers' market requires that companies continuously improve their performance, which largely depends on the flow times of operations [9]. This paper presents a procedure for defining the flow times of orders that have departed the workplace or operation during the treated interval, construction of the flow diagram of orders, and the procedure for calculating the mean weighted flow time of the workplace. We have described the most ©UT^lgyjo^D^csQ stran 75 mm M. Starbek - J. Grum - J.Kušan: Pretočni čas operacije - The Flow Time of Operation ukrepi, ki lahko vplivajo na skrajšanje tako pretočnih časov naročil kakor tudi srednjega tehtanega pretočnega časa operacije. Rezultati izvedenega preskusa so pokazali, daje srednji tehtani pretočni čas delovnega mesta oziroma operacije predolg in ga bo treba v prihodnosti z izvedbo predlaganih ukrepov bistveno skrajšati in se tako približati v literaturi [3] podani ciljni vrednosti pretočnega časa operacije 6 Dd. important measures that can reduce the flow times of orders and the mean weighted flow time of operation. The results of the experiment have revealed an excessive mean weighted flow time of the workplace, which will have to be drastically reduced in the future by applying the proposed measures and thus get closer to the reference value of a flow time of operation (6 Wd) [3]. 5 LITERATURA 5 REFERENCES [1] Hildebrand, R., R. Martens (1992) PPS-Controlling mit Kennzahlen und Checklisten. Springer Verlag, Berlin. [2] Ehrlenspiel, K. (1995) Integrierte Produktentwicklung. Carl Hanser Verlag München, Wien. [3] Wiendahl, H.P. (1995) Load - oriented manufacturing control. Springer Verlag, Berlin. [4] Wirth, V., G. Seyfferth (1995) Baustellen-Controlling. Expert Verlag, Renningen-Malmsheim. [5] Starbek, M., D. Menart (1998) A model for streamling the small-series production, 3rd International Conference Managing Innovative Manufacturing, Nottingham. [6] Imai, M. (1992) Kaizen der Schlüssel zum Erfolg der Japaner im Wettbewerb. Wirtschaftsverlag Langen Müller Herhig. [7] Shigeo, S. (1997) A revolution in manufacturing, The SMED System. Productivity Press. [8] Wiendahl, H.P.(1991) Anwendung der belastungsorientierten Fertigunssteuerung. Carl Hanser Verlag München, Wien. [9] Polajnar, A., Buchmeister, B., M. Leber (1995) Rationalization of series production by applying the principles of type technology. Journal of Mechanical Engineering 7-8, Ljubljana. Naslov avtorjev: dr. Marko Starbek prof.dr. Janez Grum dr. Janez Kušar Fakulteta za strojništvo Univerze v Ljubljani Aškerčeva 6 1000 Ljubljana Authors' address: Dr. Marko Starbek Prof. Dr. Janez Grum Dr. Janez Kušar Faculty of Mechanical Enj University of Ljubljana Aškerčeva 6 1000 Ljubljana, Slovenia Prejeto: Received: 4.2.2000 Sprejeto: Accepted: 5.4.2000 ©ifTš](ay[MDŠC€D ^wn/wiDCC stran "76