Особенности внедрения бережливого производства в химической промышленности

Введение

Бережливое производство, концепция, популяризированная производственной системой Toyota в конце 20-го века, стала центром внимания компаний, стремящихся оптимизировать свои процессы, повысить производительность и удовлетворенность клиентов в различных отраслях. Этот подход, твердо основанный на основных принципах устранения отходов, постоянного совершенствования и уважения к людям, делает упор на обеспечение максимальной ценности для клиентов путем устранения действий, не добавляющих ценности, и улучшения тех, которые непосредственно повышают ценность продукта или услуги. В то время как успешные внедрения бережливого производства были подробно задокументированы в таких секторах, как автомобилестроение и электроника, внедрение принципов бережливого производства в химической промышленности сопряжено с уникальным набором проблем и возможностей [2]. На рисунке 1 обозначены шесть основных целей бережливого производства.

Рис. 1. Цели бережливого производства

Химическая промышленность играет ключевую роль в мировой экономике, внося значительный вклад в различные секторы, включая автомобилестроение, строительство, сельское хозяйство, фармацевтику и потребительские товары. Характеризующаяся высокой капиталоемкостью, сложными производственными процессами и строгими нормативными требованиями, отрасль работает в уникальных рамках, требующих тщательного контроля и соблюдения правил безопасности и охраны окружающей среды. Этот контекст в сочетании с изменчивой природой сырья и сложностью химических реакций, участвующих в производственных процессах, создает уникальную рабочую среду. Поэтому при рассмотрении применения принципов бережливого производства крайне важно понимать отличительные особенности химической промышленности [7].

Более того, в отличие от отдельных производственных секторов, где применение принципов бережливого производства было в первую очередь протестировано и доказано на практике, ориентированный на процессы характер химической промышленности требует индивидуального подхода к внедрению бережливого производства. Присущие отрасли сложности могут создавать существенные барьеры для внедрения изменений, которые часто рассматриваются как суть методологий бережливого производства. Однако именно эти проблемы также создают возможности для совершенствования процессов и повышения эффективности [3].

Цель данной статьи – углубиться в уникальные характеристики химической промышленности, изучить проблемы внедрения принципов бережливого производства и обсудить потенциальные стратегии, которые могут быть использованы для преодоления этих проблем.

В этой статье будут представлены как теоретические идеи, так и практические рекомендации, с акцентом на создание синтеза между философией бережливого производства и реалиями работы химической промышленности. Есть надежда, что это исследование внесет вклад в растущий объем знаний о данном аспекте и станет ценным ресурсом для практиков и ученых, заинтересованных в этом жизненно важном промышленном секторе.

Характеристики химической промышленности

Понимание отличительных особенностей химической промышленности имеет решающее значение для эффективного применения принципов бережливого производства. Некоторые из определяющих характеристик этой отрасли включают ее высокий уровень соответствия нормативным требованиям, проблемы охраны окружающей среды и безопасности, капиталоемкость, сложные процессы и характер выпускаемой продукции [2].

1.  Соответствие нормативным требованиям

Химическая промышленность работает в условиях сложного нормативно-правового регулирования, обеспечивающего экологическую устойчивость, безопасность работников и качество продукции. Эти правила часто различаются в зависимости от страны и региона, что добавляет еще один уровень сложности. Соответствие требованиям подразумевает тщательную документацию, регулярные аудиты и последовательное соблюдение установленных процедур. Такой высокий уровень соответствия нормативным требованиям, хотя и необходим, может усложнить быстрые изменения и гибкость – фундаментальные аспекты внедрения бережливого производства.

2. Забота об окружающей среде и безопасности

Химические компании имеют дело с опасными веществами, и поэтому они несут неотъемлемую ответственность за защиту окружающей среды и обеспечение безопасности своих сотрудников. Строгие протоколы безопасности, процедуры обращения с отходами и контроль выбросов являются существенной частью деятельности отрасли. Любые изменения в производственных процессах, которые могут быть предложены принципами бережливого производства, должны в первую очередь обеспечивать отсутствие компромиссов с требованиями безопасности и экологическими стандартами.

3. Капиталоемкость

Химическая промышленность является капиталоемкой, требующей значительных инвестиций в машины, оборудование и сооружения. Данный аспект способствует высоким постоянным издержкам отрасли, что затрудняет корректировку производственных процессов в краткосрочной перспективе. В результате, принципы бережливого производства, направленные на повышение гибкости процессов и устранение отходов, могут оказаться более трудными для внедрения, особенно в контексте существующих операций.

4. Сложные процессы

Химическое производство часто включает в себя сложные, многоступенчатые процессы, которые сильно взаимозависимы. Эти процессы обычно включают в себя ряд химических реакций, каждая из которых требует определенных условий, таких как температура, давление и рН. Взаимосвязанный характер этих процессов и их чувствительность к изменениям могут затруднить внедрение принципов бережливого производства.

5. Характер продукции

Продукты химической промышленности часто обладают уникальными характеристиками, такими как летучесть, реакционная способность и токсичность. Эти характеристики требуют бережного обращения, хранения и транспортировки, что усложняет производственный процесс. Присущие этим продуктам опасности требуют строгого контроля безопасности и качества, что может наложить ограничения на гибкость операций.

6. Динамика рынка

Химическая промышленность часто работает на высококонкурентных рынках, где цена, качество и надежность поставок являются важнейшими конкурентными факторами. Колебания цен на сырье и неустойчивая структура спроса добавляют еще один уровень сложности, что делает принципы бережливого производства, с их акцентом на сокращение отходов и повышение эффективности, очень актуальными, но и сложными для внедрения.

Эти уникальные характеристики делают химическую промышленность сложной, но многообещающей областью применения принципов бережливого производства. Важно отметить, что, хотя эти факторы могут создавать проблемы, они также выделяют области, в которых бережливые методологии могут привести к значительным улучшениям, при условии, что они тщательно адаптированы к условиям отрасли.

Проблемы внедрения бережливого производства в химической промышленности

В то время как бережливое производство потенциально может принести существенные выгоды химической промышленности, ряд присущих отрасли характеристик создают существенные проблемы для его успешного внедрения. Более углубленный анализ этих проблем представлен ниже.

1. Соответствие нормативным требованиям.

Как уже упоминалось, химическая промышленность подчиняется строгим и часто сложным нормативным требованиям, которые могут значительно варьироваться в зависимости от юрисдикции. Эти правила охватывают множество аспектов, таких как протоколы безопасности, управление выбросами и отходами, а также стандарты качества продукции. Хотя эти правила имеют решающее значение для обеспечения безопасности и экологической устойчивости, они также могут ограничивать способность фирм быстро внедрять изменения - краеугольный камень бережливого производства. В частности, любые изменения в производственных процессах должны быть тщательно рассмотрены и одобрены, чтобы гарантировать их соответствие соответствующим нормативным актам, что может продлить процесс внедрения бережливых инициатив.

2. Капиталоемкость

Химическая промышленность характеризуется высокой капиталоемкостью, в первую очередь из-за значительных инвестиций, требуемых в машины, оборудование и инфраструктуру. Это свойство в сочетании с высокими постоянными затратами и длительными жизненными циклами активов может ограничить гибкость компаний при внесении изменений в свои производственные процессы. Такое отсутствие гибкости создает проблему для внедрения принципов бережливого производства, которые часто предполагают модификацию технологических процессов с целью устранения отходов и повышения эффективности. Кроме того, финансовый риск, связанный с внесением изменений в капиталоемкие процессы, также может быть сдерживающим фактором для внедрения бережливых инициатив.

3. Соображения безопасности

Безопасность имеет первостепенное значение в химической промышленности из-за опасной природы многих химических веществ. Действуют строгие правила техники безопасности, которые должны неукоснительно соблюдаться для защиты сотрудников и окружающей среды. Эти требования безопасности могут создать проблемы для внедрения бережливого производства. Например, некоторые методы, такие как те, которые предполагают оптимизацию процессов или сокращение запасов, могут вступать в противоречие с протоколами безопасности, требующими определенных буферов или избыточностей.

4. Сложные производственные процессы

Сложность процессов химического производства, которые часто включают в себя множество этапов и взаимозависимостей, представляет собой еще одну проблему для внедрения бережливого производства. Изменения в одной части процесса могут иметь непредвиденные последствия в других местах, что затрудняет прогнозирование воздействия бережливых инициатив. Более того, эти процессы часто требуют точного контроля таких условий, как температура и давление, что ограничивает степень их модификации без ущерба для качества продукции.

5. Длительные и негибкие производственные циклы

Многие процессы в химической промышленности имеют длительные производственные циклы и являются относительно негибкими из-за природы химических реакций и необходимости строгого контроля качества. Этот аспект может затруднить применение принципов бережливого производства, таких как производство точно в срок (JIT) и непрерывный поток, которые требуют высокой степени гибкости и быстрого реагирования на изменения спроса.

6. Волатильность рынка

Химическая промышленность часто сталкивается с нестабильными ценами на сырье и структурой спроса, что может осложнить усилия по сокращению отходов и повышению эффективности. Например, принцип бережливого производства, заключающийся в сокращении запасов до минимума, может быть рискованным на нестабильном рынке, поскольку это может привести к дефициту предложения, если спрос внезапно возрастет или возникнут перебои с поставками сырья [3].

Несмотря на эти проблемы, при глубоком понимании и тщательном применении принципы бережливого производства могут быть адаптированы к конкретным условиям химической промышленности, что приведет к значительному повышению эффективности, сокращению отходов и общим эксплуатационным показателям.

Стратегии внедрения бережливого производства в химической промышленности

Несмотря на трудности, принципы бережливого производства могут быть эффективно адаптированы к условиям химической промышленности. Для успешного применения этих принципов необходимо рассмотреть конкретные стратегии внедрения, включая непрерывное совершенствование (Кайдзен), "Точно в срок" (JIT), стандартную работу и 5S [5].

1. Непрерывное совершенствование (Кайдзен)

Кайдзен – это японский термин, который объединяет два слова: "Кай" (изменение) и "Дзен" (добро), что буквально переводится как "изменение к лучшему" (рис. 2). Философия Кайдзен глубоко укоренилась в японской культуре и является основной частью многих японских бизнес-практик. Эта концепция была представлена более широкому деловому миру в эпоху после Второй мировой войны, когда Toyota интегрировала Кайдзен в свою производственную систему, сформировав основу бережливого производства.

Рис. 2. Концепция Кайдзен

Принцип Кайдзен, или непрерывного совершенствования, лежит в основе бережливого производства. В контексте химической промышленности Кайдзен может быть применен путем формирования культуры, которая поощряет сотрудников на всех уровнях регулярно выявлять возможности для улучшения и использовать их. Это может включать в себя совершенствование процедур обеспечения безопасности, совершенствование механизмов контроля качества, усовершенствование производственных процессов или рационализацию административных процессов. Инициативы по постоянному совершенствованию должны подкрепляться твердой приверженностью обучению и развитию сотрудников, гарантируя, что работники обладают необходимыми навыками для выявления недостатков и разработки инновационных решений.

Кайдзен способствует постоянному совершенствованию во всех аспектах организации, от цеха до высшего руководства и во всех функциональных областях. В нем особое внимание уделяется небольшим, постепенным изменениям как средству повышения общей производительности, результативности и качества.

Компоненты и принципы Кайдзен

Кайдзен – это больше, чем просто метод повышения производительности; это философия, которая влияет на каждый аспект деятельности организации. Его основные компоненты включают в себя:

Постоянное совершенствование: Сама суть Кайдзен заключается в непрерывных, постепенных улучшениях. Ни один процесс никогда не считается совершенным, тем самым всегда допуская потенциальные усовершенствования.

Вовлечение сотрудников: Кайдзен способствует формированию культуры, при которой все сотрудники активно участвуют в предложении и внедрении улучшений в компании. К участию приглашаются все желающие, что создает чувство сопричастности и подотчетности.

Командная работа: Кайдзен продвигает командную работу как средство достижения постоянного совершенствования. Благодаря сотрудничеству команды могут учиться друг у друга, обмениваться идеями и совместно определять улучшения.

Устранение отходов: Одной из главных целей Кайдзен является устранение отходов (muda). Это включает в себя растрату материалов, времени, ресурсов и талантов.

Стандартизация: Стандарты формируют основу для любого улучшения. В соответствии с Кайдзен любой новый стандарт процесса должен быть лучше своего предшественника.

Пример Кайдзен

Конкретный пример Кайдзен в действии можно увидеть в многонациональном конгломерате 3M. Компания, известная своими инновационными продуктами, такими как Post-it Notes и скотч-лента, давно стремится к постоянному совершенствованию.

В одном случае производственное предприятие 3M использовало принципы Кайдзен для сокращения отходов и повышения эффективности процесса производства клейкой ленты. Сотрудники цеха заметили, что значительное количество ленты расходуется впустую при замене различных типов ленты. Они предложили изменить процесс настройки машины, чтобы уменьшить расход ленты впустую, что было простым и недорогостоящим изменением. Это постепенное улучшение привело со временем к существенному сокращению отходов и экономии средств.

Этот реальный пример подчеркивает силу Кайдзен. Развивая культуру постоянного совершенствования и поощряя вовлечение сотрудников, компании могут добиться значительного повышения эффективности, качества и общей результативности.

2. Точно в срок (JIT)

Точно в срок (JIT) – это производственная система, предназначенная для производства и доставки готовой продукции точно в срок для продажи, узлов точно в срок для сборки, а закупленных материалов точно в срок для преобразования в готовые детали. Эта концепция была впервые использована Ford Motor Company, как описано Генри Фордом в его книге "Сегодня и завтра". Однако производственная методология JIT была в основном разработана и принята Toyota Motor Company в Японии в 1970-х годах, и она стала центральным элементом производственной системы Toyota (схема 1).

Схема 1. Схема организации производства с применением системы «Точно-в-срок»

Производство JIT направлено на сокращение отходов и повышение эффективности за счет обеспечения доступности материалов и компонентов именно тогда, когда они необходимы в производственном процессе. Внедрение JIT в химической промышленности может быть сложной задачей из-за длительных и зачастую негибких производственных циклов. Однако принципы JIT все еще могут применяться в определенных областях. Например, JIT может применяться при закупке несущественных материалов или компонентов, доставке готовой продукции или при управлении операциями по техническому обслуживанию и ремонту. Кроме того, передовые методы прогнозирования и тесное сотрудничество с поставщиками могут помочь компаниям лучше согласовать свои закупки сырья с производственными графиками, минимизируя запасы и сокращая количество отходов (схема 2).

Схема 2. Традиционная схема организации производства

Компоненты и принципы JIT

Производство "точно в срок" основывается на нескольких ключевых компонентах и принципах:

Вытягивающее производство: В отличие от традиционных производственных систем, которые продвигают запасы по ходу производства, JIT использует вытягивающую систему. Производство основано на фактическом спросе, а не на прогнозируемом спросе, что сокращает перепроизводство и затраты на складские запасы.

Устранение отходов: JIT нацелена на сокращение семи видов отходов, выявленных в производственной системе Toyota: перепроизводство, ожидание, транспортировка, переобработка, запасы, перемещение и дефекты.

Непрерывное совершенствование (Кайдзен): JIT - это не система "сделай это и забудь". Это требует постоянных усилий по сокращению отходов и совершенствованию технологических процессов.

Время такта: это доступное время изготовления, деленное на потребительский спрос. Это задает темп производства в соответствии с уровнем потребительского спроса и является основополагающим для JIT и бережливого производства.

Отношения с поставщиками: Прочные отношения и коммуникация с поставщиками необходимы JIT для обеспечения своевременной доставки материалов.

Пример JIT

Хорошо известным примером JIT в действии является Toyota, компания, разработавшая эту методологию. Toyota не приступает к производству автомобиля до тех пор, пока на него не поступит заказ клиента. Эта стратегия означает, что Toyota не нужно поддерживать большие, дорогостоящие запасы автомобилей, и она не тратит ресурсы впустую на создание автомобилей, которые не нужны клиентам.

Одним из конкретных примеров является завод Toyota в Цуцуми, где компоненты поступают на сборочную линию именно по мере необходимости, иногда всего за несколько часов до их использования. Компоненты поставляются небольшими партиями, часто от поставщиков, расположенных поблизости. Такая практика значительно сокращает пространство, необходимое для хранения инвентаря, и стоимость размещения большого количества товаров [6].

Этот пример демонстрирует, как JIT может минимизировать затраты на складские запасы, сократить количество отходов и повысить операционную эффективность. Однако это также подчеркивает необходимость в надежных поставщиках и стабильной производственной среде для снижения риска сбоев, которые могут привести к остановке производства.

3. Стандартная работа

Стандартная работа является одним из основополагающих элементов бережливых производственных систем и систем "Точно в срок" (JIT). Эта концепция уходит своими корнями в работы Фредерика Тейлора, Фрэнка и Лилиан Гилбрет в начале 20-го века, но она также широко использовалась и развивалась Toyota в своей производственной системе Toyota.

Принцип стандартной работы предполагает установление подробных процедур наилучшей практики для каждой операции, чтобы обеспечить согласованность и свести к минимуму вариативность, которая может привести к дефектам. Учитывая критическую важность безопасности и качества в химической промышленности, стандартная работа может сыграть значительную роль в повышении эксплуатационных показателей. Стандартные рабочие процедуры должны регулярно пересматриваться и обновляться с учетом улучшений и изменений в технологии или нормативных актах. Эти процедуры также должны быть четко доведены до сведения сотрудников и последовательно применяться во всей организации.

Компоненты и принципы стандартной работы

Стандартная работа – это подробная, документированная и визуализированная процедура безопасного выполнения процесса, который в настоящее время является наиболее эффективным способом, известным организации. Она включает в себя три основных компонента:

Время такта: это скорость, с которой продукт должен быть изготовлен для удовлетворения потребительского спроса.

Последовательность работ: это определяет порядок операций для выполнения задачи.

Стандартные запасы: сюда входит минимальное количество стандартных производственных запасов, необходимых для обеспечения бесперебойного протекания процесса.

Конечной целью стандартной работы является уменьшение вариативности процессов и создание основы для постоянного совершенствования.

Пример стандартной работы

Многонациональная химическая компания стандартизировала процедуры технического обслуживания на своих многочисленных заводах по всему миру. Это не только повысило эффективность работ по техническому обслуживанию, но и обеспечило последовательное соблюдение правил техники безопасности на всех объектах, тем самым сведя к минимуму риск несчастных случаев.

4. 5S

5S – это метод организации рабочего места, который возник в Японии как часть производства "Точно в срок" (JIT) и производственной системы Toyota. Пять "S" обозначают пять японских слов: Сейри, Сейтон, Сейсо, Сейкецу и Шицукэ. На русский они обычно переводятся как "Аккуратность", "Порядок", "Чистота", "Стандартизирование" и "Дисциплина" (рис. 3).

Рис. 3. Принцип 5S

Компоненты и принципы 5S

Аккуратность (Seiri): Этот шаг включает в себя удаление ненужных предметов с рабочего места, что снижает вероятность отвлечения внимания и упрощает рабочую среду.

Приведение в порядок (Seiton): Этот шаг предполагает упорядочивание необходимых предметов таким образом, чтобы ими было удобно пользоваться, и поддержание их в таком состоянии, чтобы их было легко найти и продолжить с того места, на котором остановились.

Чистота (Seiso): При этом особое внимание уделяется уборке рабочего пространства, чтобы в нем было приятно работать, и чтобы было легче обнаружить потенциальные проблемы или аномалии.

Стандартизация (Seiketsu): Этот шаг связан с поддержанием и стандартизацией первых трех S с помощью визуального управления и других систем.

Дисциплина (Шицуке): Это самый сложный шаг. Это включает в себя поддержание и пересмотр стандартов. Как только предыдущие 4 S будут установлены, они станут новым способом работы.

Примеры 5S

Многие производственные компании по всему миру используют 5S. Например, Lockheed Martin, американский производитель аэрокосмической техники, внедрил 5S на своих производственных мощностях. Компания сообщила об улучшениях в организации, безопасности и эффективности после внедрения системы 5S.

Химический завод в Азии внедрил методологию 5S на своих предприятиях. Результаты были впечатляющими: рабочие пространства стали менее загроможденными, инструменты и материалы стало легче находить, а общая производительность возросла. Более того, более опрятные и организованные рабочие места привели к меньшему количеству несчастных случаев, повысив безопасность работников.

5. Составление карты потока создания ценности

Этот метод предполагает создание визуальной карты всего производственного процесса для выявления источников отходов. Составляя план всех этапов, химические компании могут получить целостное представление о своей деятельности и определить области, в которых возникает неэффективность. Это может включать длительное время ожидания, ненужную транспортировку, перепроизводство и дефекты. Как только эти области будут определены, компании смогут разработать целенаправленные стратегии для решения этих проблем. Концепция составления карты потока создания ценности возникла в обрабатывающей промышленности как часть производственной системы Toyota.

Компоненты и принципы составления карты потока создания ценности

Карта потока создания ценности визуально отображает поток материалов и информации с момента поступления продукции в производственный процесс до момента ее доставки заказчикам. Ключевые компоненты VSM включают в себя:

Клиент/поставщик: VSM начинается и заканчивается с клиента и поставщика.

Этапы процесса: Это этапы, необходимые для превращения сырья в готовый продукт.

Поток материала: Этот компонент отслеживает физическое перемещение материалов в процессе производства.

Поток информации: Этот компонент отслеживает производственные инструкции и другую информацию, которая помогает контролировать поток материалов.

Данные: Это числовая информация, показывающая время и количество каждого шага.

Пример отображения потока создания ценности

Dell Computers представляет собой наглядный пример применения сопоставления потоков создания ценности. Компания Dell применила VSM к процессу производства своих компьютеров и выявила несколько областей, в которых возникают отходы, такие как чрезмерные запасы и перепроизводство. Информация, полученная на основе карты потоков создания ценности, позволила Dell создать более эффективную производственную систему, которая лучше соответствует потребительскому спросу, тем самым снижая затраты и сокращая сроки поставки продукции.

Внедрение бережливого производства в химической промышленности не является универсальным подходом, но требует тщательной адаптации принципов бережливого производства с учетом уникальных задач и особенностей отрасли. Рассматривая вышеприведенные стратегии, химические компании могут успешно встать на путь бережливого производства, что приведет к значительному повышению эффективности, качества, безопасности и удовлетворенности клиентов.

Преимущества бережливого производства в химической промышленности

Внедрение принципов бережливого производства в химической промышленности, несмотря на связанные с этим проблемы, может привести к широкому спектру преимуществ, влияющих на эффективность, безопасность, экологическую устойчивость и финансовые показатели [6]. В таблице ниже эти преимущества рассматриваются более подробно.

Таблица

Преимущества бережливого производства в химической промышленности

Эти потенциальные преимущества иллюстрируют значительную ценность, которую бережливое производство может принести химической промышленности. Однако важно помнить, что реализация этих преимуществ требует вдумчивого и целеустремленного подхода к внедрению бережливого производства с акцентом на долгосрочные, устойчивые изменения, а не на краткосрочные быстрые победы.

Заключение

Применение принципов бережливого производства в химической промышленности создает уникальные проблемы и возможности. Несмотря на характерные для отрасли требования соблюдения нормативных требований, капиталоемкость, сложные процессы и проблемы безопасности, внедрение методологий бережливого производства может принести значительные выгоды.

Благодаря изучению различных стратегий, таких как непрерывное совершенствование (Кайдзен), производство точно в срок (JIT), стандартная работа, методология 5S и картирование потоков создания ценности, становится очевидным, что принципы бережливого производства могут быть адаптированы к условиям химической промышленности. Эти стратегии, при продуманном внедрении, могут способствовать повышению операционной эффективности, безопасности, экологической устойчивости, качества, финансовых показателей и вовлеченности сотрудников.

Однако успешное внедрение бережливого производства требует тщательного учета специфических проблем отрасли и приверженности долгосрочным, устойчивым изменениям. Для формирования культуры постоянного совершенствования и инноваций необходимы сильное лидерство, вовлеченность сотрудников и непрерывное обучение.

Применяя принципы бережливого производства, химические компании могут оптимизировать свои процессы, сократить количество отходов, повысить качество продукции и более эффективно реагировать на требования рынка. Преимущества выходят за рамки операционных и финансовых аспектов, поскольку бережливое производство также способствует экологической устойчивости и создает более безопасную и привлекательную рабочую среду для сотрудников.

В заключение следует отметить, что внедрение бережливого производства в химической промышленности – это процесс, требующий тщательного планирования, гибкости и стремления к постоянному совершенствованию. Благодаря внедрению методологий бережливого производства химические компании могут повысить свою конкурентоспособность, достичь операционного совершенства и проложить путь к устойчивому и успешному будущему.