Nowoczesny zakład produkcyjny w branży kosmetycznej

Kilka lat temu świat wszedł w okres czwartej rewolucji przemysłowej – Industrie 4.0. Definiuje ona od nowa wzajemne zastosowanie automatyzacji, wykorzystanie i przetwarzanie danych oraz technik wytwórczych – dlatego rośnie potrzeba unowocześniania zakładów produkcyjnych w branży kosmetycznej.

            Z uwagi na to, że temat nie dotyczy wybranego zakładu czy firmy, a nawet rodzaju kosmetyków, zajmiemy się tutaj opisem m.in. procesów technologicznych, produkcyjnych, logistycznych, informatycznych, które powinien zawierać nowoczesny zakład produkcyjny – od wejścia surowców i materiałów do magazynu aż do ich załadowania na środek transportu w sposób opisowy, lecz unikający wskazywania jakichkolwiek firm, które takie rozwiązania wdrożyły lub wdrażają. Projektowanie zakładu w dzisiejszych czasach musi zawierać wszystkie elementy funkcjonujące w jego obrębie, wszystkie potraktowane z należytą uwagą, spójne ze sobą zarówno pod kątem wydajności każdego z elementów, jak i całego systemu.

            Procesy w nowoczesnym zakładzie produkcyjnym nie mogą posiadać „wąskich gardeł”, ponieważ w takim przypadku najnowocześniejsze rozwiązania techniczne czy informatyczne nie pozwolą na optymalną pracę. Każdy z obszarów zakładu produkcyjnego – od magazynu surowców, magazynu materiałów, poprzez linie przesyłowe surowców, mieszalniki, systemy higieny i transportu, dozowania, pakowania – musi wynikać z poprzedniego w kontekście ich wydajności i wydolności działania. Założenia rewolucji przemysłowej 4.0 zawierają aspekty, które prowadzą do zrozumienia, że nowoczesne zakłady produkcyjne to znak naszych czasów. Jednym z czynników jest potrzeba zaawansowania technologicznego wynikająca z:

• postępującego wzrostu kosztów pracy będącego efektem starzenia się społeczeństw oraz systematycznie rosnących wymagań jakościowych, kwalifikacji i wymagań pracowników,

• konieczności produkcji dużych serii przy jednoczesnym obniżeniu czasu projektowania, przygotowania produkcji oraz wytwarzania konkretnego produktu,

• umożliwienia produkcji małych serii o nietypowych cechach geometrycznych lub funkcjonalnych,

• konieczność konkurowania przedsiębiorstw na rynku globalnym,

• zwiększenia wydajności, niezawodności, czasu wykorzystania maszyn oraz minimalizacji przestojów (awarie maszyn lub konieczne przezbrojenia).

Poniżej postaram się przedstawić wizję takiego zakładu, który po uruchomieniu wszystkich elementów może sprostać zarówno wymaganiom klientów, jak i potrzebom przedsiębiorstwa w optymalnym kosztowo procesie wytwarzania wyrobów. Przyjęcie surowców wiąże się z ich czasowym przechowywaniem, w związku z czym przy projektowaniu magazynu surowców warto wziąć pod uwagę docelowe zapotrzebowanie na poszczególne surowce związane z wielkością zbiorników czy miejsc regałowych dla tych, których zużycie jest mniejsze. Planiści popytu wiedzą, że ważne jest również to, aby zapotrzebowanie brało pod uwagę terminy realizacji zamówień, ponieważ z uwagi na pandemię COVID-19 rok 2021 zmienił bardzo wiele w tym aspekcie. Dlatego ważne jest, by mieć zapas surowców w razie opóźnień dostaw.

            Przyjęcie materiałów – opakowania muszą być prognozowane podobnie jak surowce, a projektowanie magazynu i miejsc paletowych muszą zabezpieczać ilości, które są rzeczywiście zużywane, biorąc pod uwagę m.in. zmienność planów produkcji. W tym obszarze zdarza się niestety nader często, że magazyny opakowań są niedostatecznie zaprojektowane, przez co opakowania magazynuje się w wielu miejscach, które nie są do tego przeznaczone, w tym nie są ujęte w żadnym systemie informatycznym, co opóźnia ich wydawanie i transport, a także powoduje zaangażowanie większej liczby pracowników. Dlatego przy projektowaniu magazynu opakowań należy liczyć na ścisłą współpracę działu zakupów, osób od prognoz oraz analityków, którzy potrafią wyliczyć optymalną liczbę miejsc paletowych, adekwatną do wielkości produkcji, która jest przewidywana dla całego zakładu produkcyjnego.

            Transport surowców do mieszalni – automatyzacja procesów przesyłania różnych mediów (w tym surowców) pozwala na takie zaprojektowanie systemu, aby uniknąć kilku problemów: kolejkowania surowców do poszczególnych mieszalników (mikserów) – opóźnienie procesu mieszania; zbyt niskiej wydajności pomp; niedopasowania przekrojów rurociągów; złego dopasowania pomp do parametrów surowca, który ma być przesyłany. Wymienione problemy powodują obniżenie wydajności mieszalni, a to ma wpływ na ogólną wydajność zakładu. Nowoczesne firmy projektujące systemy automatycznego przesyłania surowców biorą te ograniczenia pod uwagę, przez co tworzą wydajne i sprawnie działające układy przesyłowe. Koszty takich rozwiązań są niejednokrotnie wysokie, jednak korzyści płynące z ich zastosowania są widoczne zarówno w efektywności pracy systemu, jak i w rachunku finansowym. Pełna automatyzacja pozwala na znaczne ograniczenie kosztów pracowników, a to z kolei przekłada się na cenę wyrobu. Przez nią rozumiem automatyczne dozowanie zarówno surowców płynnych, jak i sypkich dokładnie odmierzanych i dozowanych, co pozwala na uniknięcie różnic w ilościach, a przez to utrzymanie parametrów powstającej mieszaniny. Dzisiaj jeszcze wiele surowców o mniejszym zużyciu (w tym sypkich) jest dozowanych ręcznie, odważanych na wagach w sposób mniej lub bardziej dokładny.

            Nowoczesna mieszalnia to serce zakładu, w którym powstaje półprodukt przeznaczony do dozowania do opakowań jednostkowych. Półprodukt – mieszaniny płynów czy mas różnego rodzaju – winien być powtarzalny dla danego asortymentu i wymieszany w warunkach optymalnie higienicznych. Jak wspomniałem powyżej, gwarantuje to pełna kontrola nad dozowaniem surowców do mieszalników czy mikserów, m.in. przez pełną automatyzację procesu, jak i wdrożenie odpowiednich systemów utrzymujących higienę pracy mieszalników, co wpływa na ich czystość. Do tego celu służą różne systemy pigowania, które dbają o czystość wszystkich rurociągów, mieszalników i zbiorników buforowych, głównie poprzez możliwość wykorzystywania gorącej wody do mycia. Różne firmy konstruują różne systemy, jednak wszystkie one mają na celu zagwarantowanie pełnej czystości, a przez eliminację brak możliwości zakażania półproduktów. Nowoczesny zakład produkcyjny nie może obejść się bez tych systemów. Dozowanie i kontrola zużycia poszczególnych surowców jest prowadzona przez systemy informatyczne, które w ten sposób archiwizują dane, a także są elementem pozwalającym na pełną identyfikowalność półproduktu. Każdy surowiec jest zapisywany w systemie zarówno ilościowo, jak i danymi typu data produkcji, szarża produkcyjna itp. Wracając do samych mieszalników, musimy pamiętać, że przy projektowaniu mieszalni trzeba wziąć pod uwagę wielkość mieszalników, ich wydajność i czas mieszania poszczególnych półproduktów. Mając na uwadze te parametry, możemy określić liczbę mieszalników, które są niezbędne do realizacji założonych w projekcie zakładu wydajności.

Przeszliśmy kilka kroków w charakteryzowaniu nowoczesnego zakładu produkcyjnego, zwracając szczególną uwagę na aspekt nowoczesności rozwiązań technicznych (automatyzacja) oraz informatycznych. Bez tego żadne przedsiębiorstwo produkcyjne nie będzie dysponować nowoczesnym zakładem. W dalszej kolejności zostaną omówione kolejne etapy.

            Dozowanie mas i/lub płynów może odbywać się poprzez przesłanie do Produkcja dozującej półproduktu w sposób automatyczny (ze zbiornika buforowego, paleto-pojemnika czy innego zbiornika magazynowego) lub manualny (dozowanie ręczne). Drugi sposób jest mało wydajny, stąd nie może mieć zastosowania w nowoczesnym zakładzie. Taki zakład ma pomiędzy mieszalnią a maszynami dozującymi zbiorniki buforowe z automatycznym przesyłaniem półproduktu. Produkcja – linie dozujące charakteryzują się tym, że dozowanie odbywa się poprzez system dysz dozujących połączonych ze zbiornikami pośrednimi w urządzeniu. Nowoczesne linie są już zrobotyzowane. Za podawanie pojemników do urządzenia dozującego oraz za dozowanie odpowiadają roboty. Oczywiście wiele linii starszego typu jest obsługiwanych ręcznie – podawanie pojemników do urządzenia dozującego, mimo że od XX wieku stosuje się już rozwiązania półautomatyczne i automatyczne. Dlatego aby zapewnić odpowiednie do planów zakładu wydajności oraz elastyczność, warto zbadać rynek i wybrać optymalne pod tym kątem rozwiązania. Wiele firm przygotowuje część rozwiązań przy budowie maszyn oraz linii dostosowanych bezpośrednio pod potrzeby producenta, co ułatwi nam dobór odpowiednich parametrów. Nie chcę tutaj zagłębiać się w kwestie rozwiązań technicznych, ponieważ każdy z czytelników jest profesjonalistą i wie dokładnie, co w procesie projektowania nowoczesnych rozwiązań jest niezbędne dla przedsiębiorstwa i zakładu. Oczywiście tutaj również konieczne jest dopasowanie wydajności i elastyczności urządzeń do optymalnych wielkości, które zostały zaplanowane i legły u podstaw decyzji o zmianie warunków produkcyjnych.

            Pakowanie i paletyzacja – po dozowaniu półproduktu do pojemnika trafia on do kartonu jako opakowania zbiorczego. W wielu firmach pakowanie to odbywa się jeszcze ręcznie. Produkt jest wkładany do kartonu, ręcznie zaklejany taśmą i etykietowany. Jednak to także rodzaj „wąskiego gardła” w nowoczesnym zakładzie. W takim przedsiębiorstwie instaluje się już od lat kartoniarki, które formują karton, wkładają do niego produkt i go zaklejają. Odpowiednio skonfigurowane urządzenia tego typu zapewniają nam wykorzystanie mocy produkcyjnych linii i urządzeń dozujących. Następnie kartony trafiają pod ramię robota, który układa je na palecie. Właściciele i menedżerowie zakładów doskonale znają swoje potrzeby, potrafią implikować odpowiednie rozwiązania urządzeń pakujących i paletyzujących. Tychże rozwiązań jest bardzo wiele, a ich producenci służą zawsze pomocą i wsparciem, co umożliwia dopasowanie urządzeń do potrzeb danego zakładu. Pakowanie i paletyzacja to kolejny element procesu, przy którym trzeba pamiętać o tym, aby spełniał najważniejszą potrzebę nowoczesnego zakładu – zachowanie optymalnych wydajności pracy całego ciągu technologiczno-produkcyjnego.

            Magazynowanie – w jego ramach mamy oczywiście samo magazynowanie, a także czynności związane m.in. z konfekcją, przygotowaniem wysyłek, załadunkiem. Nowoczesne magazyny wysokiego składowania pozwalają nam na magazynowanie znacznej liczby palet na stosunkowo małej powierzchni. Oczywiście im wyższy magazyn, tym mniejsza jest jego powierzchnia dla określonej liczby palet. Z uwagi na to, że gniazda regałowe są przypisane dla danego asortymentu, przy projektowaniu magazynu trzeba w optymalny sposób wyliczyć, jaką liczbę palet zamierzamy przechowywać i wysyłać w danym czasu. Rozwiązania informatyczne dla magazynów pozwalają na skuteczne śledzenie miejsc i ilości danego asortymentu, jednak jedynie wtedy, gdy palety nie stoją pomiędzy regałami, a są umieszczone jedynie w przypisanych miejscach. Zbyt mało miejsc dla wyrobu gotowego powoduje ogromny wzrost kosztów pracy magazynierów oraz liczne błędy przy przygotowywaniu wysyłek. Trudno w tej sytuacji zachować również zasady FiFo czy FeFo. To z kolei może utrudniać prowadzenie dokumentacji dotyczącej identyfikowalności wyrobów. Poza odpowiednią do maksymalnych potrzeb liczbą regałów i miejsc magazynowych ważne jest w nowoczesnym zakładzie, aby strefa kompletacji wysyłek miała również odpowiednią powierzchnię. Jej wyliczenie jest stosunkowo proste, jeśli weźmiemy pod uwagę maksymalną liczbę wysyłek w dniu, którego to dotyczy. Jak wiemy, liczba palet wysyłanych do klienta różni się każdego dnia, jednak najbardziej istotny jest maksymalny poziom wysłanych palet. Jeśli przedsiębiorstwo wyliczy maksymalną dla swoich potrzeb liczbę miejsc paletowych oraz powierzchnię strefy kompletacji wysyłek, to zostaną obniżone koszty magazynu, uciążliwość pracy magazynierów, a w szczególności możliwość popełniania błędów przez magazyniera czy system.

            Powyższy tekst nie miał na celu opisów technicznych urządzeń, linii czy maszyn, które są integralną częścią nowoczesnego zakładu produkcyjnego. Nie mogąc wskazać, czy dotyczy to kosmetyki białej, czy kolorowej, pielęgnacyjnej, czy kąpielowej, trudno też wskazać jakieś rozwiązania dla każdego z tych rodzajów. Moim zadaniem było przybliżenie funkcjonalności nowoczesnego zakładu produkcyjnego, ze szczególnym uwzględnieniem jednorodności rozwiązań dotyczących zakładanych wydajności oraz efektywności wykorzystania procesu. Dlatego jak mantra przewijała się informacja, aby przy projektowaniu nowoczesnego zakładu umieć tak synchronizować poszczególne etapy procesów, aby móc produkować optymalnie, według założeń będących bazą rozpoczęcia projektu. We wstępie wspomniano o rewolucji przemysłowej 4.0, gdzie sprawy technologiczne i techniczne są wskazane jako najistotniejsze dla funkcjonowania takiego zakładu czy przedsiębiorstwa. Tutaj warto przytoczyć powiedzenie Alberta Einsteina tym, którzy wiedzą, że nowoczesne rozwiązania są związane z wysokimi kosztami: „Jeśli coś nie ma odpowiedniej ceny, to nie ma i wartości”. Słabością wielu projektów jest to, że nie tworzy się interdyscyplinarnych zespołów, które potrafią współpracować, odpowiednio planować, prognozować, znają rozwiązania techniczne, systemowe i informatyczne. Z wielu dyskusji na ten temat, w których uczestniczyłem, można wyciągnąć właśnie powyższy wniosek. Menedżerom brakowało często tego, aby budowanie nowoczesnych rozwiązań (w tym produkcyjnych) rozpocząć od stworzenia zespołu pracowników, specjalistów w swoim obszarze, pod przywództwem osoby, która potrafi połączyć proponowane rozwiązania w optymalną całość. Jeśli tak się dzieje, to projekt powstania nowoczesnego zakładu produkcyjnego, bez tzw. wąskich gardeł, z optymalnymi przepływami w procesie od A do Z, staje się prostą sprawą i powoduje zmniejszenie kosztów produkcji oraz eliminację zagrożeń, takich jak: brak czystości – zakażenia; mała elastyczność produkcji – mniejsza oferta dla klienta; brak synchronizacji procesów – zmniejszenie wydajności, zwiększenie awaryjności i nakładu pracy ręcznej.

Wierzę jednak, że coraz więcej polskich i zagranicznych przedsiębiorstw, które produkują na terenie Polski ma tego świadomość i przekształca swoje zakłady produkcyjne w nowoczesne źródła optymalnych kosztowo, przyjaznych środowisku oraz pracownikom jednostek produkcyjnych.

Artykuł został opublikowany w kwartalniku "Świat Przemysłu Kosmetycznego" 3/2021