Patenty na optymalizację produkcji

Jednym ze sposobów na zwiększenie wydajności i poprawę jakości produkcji w czasach dużej konkurencji i wysokiego nasycenia rynku, jest optymalizacja procesów produkcyjnych. Optymalizacja procesów produkcyjnych polega na dostosowaniu procesów produkcyjnych tak, aby były one bardziej efektywne, prowadzi do zwiększenia wydajności, redukcji kosztów i poprawy jakości produktów. Dzięki optymalizacji procesów produkcyjnych przedsiębiorstwa mogą dostosowywać się do zmiennych warunków rynkowych oraz wymagań klientów, często oczekujących wysokiej jakości produktów w krótkim czasie.

W niniejszym artykule zostaną przedstawione korzyści płynące z optymalizacji procesów produkcyjnych oraz najlepsze praktyki w dziedzinie optymalizacji. Omówione zostaną przykładowe narzędzia i metody, które można wykorzystać do optymalizacji procesów produkcyjnych między innymi związane z automatyzacją, monitorowaniem i analizą procesów produkcyjnych oraz wykorzystaniem danych, pozwalających dostosować produkcje do zmieniających się warunków rynkowych.

Proces optymalizacji produkcji w różnych podmiotach gospodarczych może obejmować różne aspekty, w tym:

Analizę procesów produkcyjnych, która obejmuje dokonanie dokładnej oceny każdego etapu procesu, aby zidentyfikować obszary, w których można zwiększyć wydajność lub poprawić jakość produktów. W ramach analizy procesów produkcyjnych warto zwrócić uwagę na mapowanie procesów, które polega na dokładnym zrozumieniu sekwencji działań, operacji i etapów, które występują w procesie produkcyjnym i ich graficznym przedstawieniu.

Rys. 1 Mapa realizacji procesu zamówienia, Źródło >> 

Automatyzację procesów, która polega na wprowadzeniu maszyn, robotów, systemów sterowania i monitoringu, które wykonują zadania produkcyjne z minimalnym udziałem lub bez człowieka. Głównym celem automatyzacji procesów produkcyjnych jest zwiększenie wydajności, poprawa jakości, redukcja kosztów, skrócenie czasu cyklu i minimalizacja ryzyka błędów. Automatyzacja może być zastosowana w różnych obszarach procesu produkcyjnego, obejmując m.in. obróbkę materiałów, montaż, testowanie jakości, pakowanie i logistykę.

Monitorowanie i analiza procesów, które mogą pomóc w identyfikowaniu trendów i zjawisk, które wpływają na wydajność lub jakość produktów. Dzięki temu przedsiębiorstwa mogą podejmować odpowiednie kroki, aby dostosować swoje procesy do zmieniających się warunków rynkowych. Obejmuje ono systematyczne zbieranie danych, obserwację, wizualizacja i raportowanie oraz analizę różnych parametrów i wskaźników, a także identyfikację niezgodności i problemów co pozwala uzyskać pełny obraz działania procesów oraz identyfikować obszary do poprawy.

Planowanie produkcji, które ma na celu ustalenie optymalnego harmonogramu produkcji dla zaspokojenia zapotrzebowania rynkowego na produkty. Obejmuje prognozowanie popytu, planowanie zdolności produkcyjnych, koordynację i organizację różnych czynników, takich jak dostępność surowców, zdolności produkcyjne, czas, koszty i priorytety oraz monitorowanie i dostosowywanie planu w celu zapewnienia skutecznej i efektywnej produkcji.

Po jakie rozwiązania sięgnąć?

W procesie optymalizacji produkcji niezwykle istotne jest dostosowanie procesów produkcyjnych do zmieniających się warunków rynkowych.  W tym celu podmioty gospodarcze mogą wykorzystać wiele narzędzi i technik, na przykład Lean Manufacturing, Six Sigma czy Total Quality Management.

Lean Manufacturing jest metodą optymalizacji procesów produkcyjnych, która koncentruje się na eliminowaniu strat i zwiększaniu wartości dodanej w procesach produkcyjnych, poprzez ograniczenie wszelkich działań, które nie dodają wartości do produktu, a obniżają koszty i zwiększają ich innowacyjność.

Six Sigma jest metodą optymalizacji procesów produkcyjnych, która koncentruje się na minimalizacji błędów. Metoda ta opiera się na analizie danych z produkcji i wdrażaniu działań, jest ograniczenie kosztów wynikających z wytworzenia wadliwych produktów, czyli m.in. kosztów materiałów, czasu pracy, reklamacji, jak również kosztów wizerunkowych.

Total Quality Management (TQM) jest metodą optymalizacji procesów produkcyjnych, która koncentruje się na zwiększeniu jakości produktów i procesów poprzez wdrażanie systemów kontroli jakości i wdrażanie działań mających na celu minimalizację błędów produkcyjnych. Jest to innowacyjna metoda, która promuje budowanie kompleksowej, indywidualnej kultury organizacyjnej przedsiębiorstwa na gruncie wspólnych celów i wartości.

Wdrożenia obrazują różnorodności możliwości

Powyższe metody i techniki służą do optymalizacji procesów produkcyjnych i są stosowane przez przedsiębiorstwa na całym świecie. Jednym z przykładów automatyzacji procesów produkcyjnych jest wykorzystanie robotów przemysłowych. Przykładowo, firma General Motors wykorzystuje robota Fanuc R-2000iB w procesie montażu pojazdów.

Rys. 2 Przykład wykonania robota Fanuc R-2000iB do produkcji pojazdów samochodowych, Źródło >>

W branży medycznej, elektronicznej czy spożywczej często wykorzystywany jest robot KUKA KR AGILUS. Dzięki zintegrowanemu układowi zasilania energią i sprawdzoną technologią sterowania oferuje maksymalną precyzję na minimalnej przestrzeni. Przykładowo, w firmie Siemens AG roboty KUKA są wykorzystywane w procesie produkcji paneli fotowoltaicznych, a w klinice uniwersyteckiej w duńskim mieście Aalborg robot wykorzystywany jest do automatycznego sortowania i kontrolowania próbek krwi.

Rys.  3 Robot KUKA KR w zastosowaniu Kliniki z Aalborg, Źródło >>

Innym przykładem automatyzacji procesów produkcyjnych jest wykorzystanie systemów sterowania produkcją (Manufacturing Execution Systems, MES). System ten działa w wielu obszarach i może mieć różne stopnie złożoności, ale jego podstawowym zadaniem jest zarządzanie zebranymi danymi produkcyjnymi. System MES pozwala na zarządzanie procesami produkcyjnymi w czasie rzeczywistym, od planowania i kontroli produkcji, po monitorowanie jakości i zarządzanie zasobami.

Rys. 5, Interfejs systemu MES, Źródło >>

Zyski w wielu obszarach działalności

Do najważniejszych korzyści wynikających z optymalizacji procesów produkcyjnych można zaliczyć zwiększoną wydajność produkcji, co może oznaczać produkcję większej ilości jednostek w tym samym czasie lub utrzymanie dotychczasowej produkcji przy niższych kosztach. Ponadto, pozwala na obniżenie kosztów i eliminuje straty wynikające z nadmiernego zużycia surowców, nadmiarowych operacji lub zbędnych czasów przestoju. Poprawa procesów produkcyjnych może powodować skrócenie czasu cyklu produkcji, co oznacza możliwość dostarczenia produktów klientom w krótszym czasie, a jednocześnie wpływa na poprawę ich jakości, co może prowadzić do zwiększenia satysfakcji, większej lojalności klientów i pozytywnego wizerunku marki. Optymalizacja procesów umożliwia także bardziej elastyczny proces produkcji, czyli m.in. możliwość szybkiego dostosowania się do zmieniających się potrzeb rynku i popytu. Co ważne, optymalizacja procesów produkcji może prowadzić do poprawy warunków pracy i bezpieczeństwa pracowników, gdyż pozwala identyfikować obszary ryzyka i wprowadzić odpowiednie środki zaradcze, zapewniające bezpieczne i zdrowe środowisko pracy. Dzięki lepszemu zarządzaniu zapasami surowców i gotowych produktów, minimalizujemy koszty związane z przechowywaniem nadmiernych ilości lub unikamy ryzyka wystąpienia braków.

Ochrona patentowa najlepszych rozwiązań

Wiele tego typu rozwiązań jest również patentowanych jak na przykład rozwiązanie znane z dokumentu patentowego US2014088748 A, które dotyczy sposobu przechowywania jednostek produktów w instalacji do składowania lub kompletacji zamówień. Przychodzące towary załadowane na paletach są tymczasowo składowane w sklepie i dostarczane, jeśli jest to wymagane, do stacji depaletyzacji, gdzie są składowane pojedynczo w magazynie buforowym z podziałem na rodzaje produktu. Po tym etapie następuje składanie palety z różnego rodzaju produktami, zgodnie z zamówieniem klienta. Następnie palety mieszane dla poszczególnych branż są automatycznie ustawiane, dostarczane do strefy dostaw i ładowane na samochody ciężarowe.

Podobnym rozwiązaniem do powyższego jest rozwiązanie ujawnione w dokumencie patentowym US5636966 A dotyczące zautomatyzowanego systemu kompletacji zamówień złożonego ze znanych, dostępnych komponentów, w których skład wchodzi również komputer zarządzający całym systemem na podstawie przyjmowanych zamówień. System pozwala na dzielenie zamówienia na żądane pełne palety z wieloma zamówionymi warstwami towarów, które można łączyć dowolnie produktowo w pełne palety w zależności od złożonego zlecenia produktowego dotyczącego zarówno ilości sztuk produktu jaki i jego rodzaju.

Optymalizacja procesów produkcyjnych jest kluczowym elementem sukcesu dla każdego przedsiębiorstwa produkcyjnego. Wdrażanie metod i technik optymalizacji, jak również automatyzacja i dbałość o aspekty związane z bezpieczeństwem pracy i ochroną środowiska, przekłada się na zwiększenie wydajności, jakości i konkurencyjności przedsiębiorstwa na rynku. Skrócenie czasu dostawy, obniżenie kosztów, zwiększenie wydajności i poprawa jakości produktów sprawiają, że firma może konkurować bardziej skutecznie, zdobywać większą liczbę klientów i zwiększać swoje udziały w rynku, co oznacza również lepszą jakoś dla odbiorców poszczególnych produktów czy usług. Dobrym źródłem wiedzy o procesach produkcyjnych są bazy patentowe, a możliwość ochrony własnego, innowacyjnego rozwiązania, również w tym obszarze prowadzonej działalności, może stanowić dla firmy dodatkowe źródło wysokich zysków. Warto w tym celu skonsultować się z doświadczonym rzecznikiem patentowym, który może podzielić się specjalistyczną wiedzą na temat rynku oraz pomóc w zastrzeżeniu prawa do autorskich rozwiązań.

Artykuł opublikowany w kwartalniku Świat Przemysłu Farmaceutycznego (Farmacom), wydanie 3/2023, 22 września 2023 r.