Reakcia vývoja nových výrobných systémov, prístupov a štruktúry výrobku na zmeny v zákazníckych požiadavkách

Mnohé výrobné spoločnosti, ktorých dnešné výrobné prístupy sú založené na klasických výrobných systémoch, nedokážu flexibilne reagovať na individuálny dopyt a ak áno, tak pri vysokých výrobných nákladoch. Vedeckým cieľom článku je opis aktuálnych trendov v oblasti výrobných systémov, prístupov a štruktúry výrobku, prostredníctvom ktorých výrobné spoločnosti reagujú na individualizmus zákazníka, ako aj na premenlivosť jeho požiadaviek. Článok sa vo svojom jadre zaoberá opisom aktuálnych svetových megatrendov, ktoré majú vplyv na zákaznícke správanie. Ďalej sa zameriava na základné výrobné prístupy (paradigmy), ktoré existujú vo vzťahu k biznis modelu spoločnosti, a na ich vývoj v čase. Rovnako článok opisuje nové výrobné systémy a prístupy k štruktúre výrobku, ktorými chcú spoločnosti dosiahnuť rýchlu reakciu na zmenu v požiadavkách v súlade s princípmi tovární budúcnosti.

Zmena vo svete je nevyhnutná a nič nie je stále. Budúcnosť je stochastická, nie deterministická. Je preto ťažké veriť predpovediam, ktoré uvádzajú rôzne renomované spoločnosti. Efekt motýlích krídiel hovorí, že všetko vo svete sa môže zmeniť jedným pohybom motýlích krídiel a jedinou istotou je zmena [1]. Každý živí systém, ktorý musí byť schopný reagovať na meniace sa podmienky vo svojom okolí, inak môže dôjsť k jeho zániku [2]. Túto myšlienku možno aplikovať aj na trhové systémy. Trh je neustále sa meniacim prostredím, kde je stálosť iba ilúziou, a to, ako spoločnosti, ktoré v trhovom systéme jestvujú a zareagujú na zmeny, môže rozhodnúť o ich existencii [3]. Evolúcia pomáha živým organizmom reagovať na zmeny, rovnako je tento proces viditeľný aj vo výrobných podnikoch [4].

Nastáva svetový posun v pohľade na výrobok a zákazníka. Ak sa v minulosti výrobok ponúkal na trhy, ktoré v tom čase neboli také preplnené a výber bol relatívne úzky, dnes má zákazník na výber množstvo výrobkov od rôznych výrobcov [5]. To tlačí výrobcov k hľadaniu nových biznis modelov. Technologický vývoj je rovnako enormný a ďalší rozvoj má exponenciálny charakter. Životný cyklus výrobku je čoraz kratší a výrobcovia musia pri dosahovaní zisku využívať najnovšie technologické a technické poznatky [6]. Spoločnosti sú nútené reagovať najmä ďalším rozvojom v oblasti nových výrobných systémov, prístupov, resp. štruktúry výrobku. Výrobné spoločnosti za svoju takmer dvestoročnú existenciu prešli už niekoľkými významnými transformáciami, ktoré boli spôsobené vždy novými ekonomickými a trhovými podmienkami a tiež neustále sa formujúcimi požiadavkami spoločnosti. Zmena v prístupe výroby podnikov teda vychádza z meniacich sa trhových a spoločenských požiadaviek a je realizovaná vývojom nových typov výrobných systémov na výrobu výrobkov a vývojom nových obchodných modelov na ich predaj [7].

Z pohľadu biznis modelu a marketingovej stratégie sa aktuálne do popredia dostáva masová kustomizácia a personalizovaná výroba. Tieto dva prístupy postupne nahrádzajú kusovú a hromadnú výrobu. Marketingový efekt takéhoto výrobku spočíva v myšlienke čo najviac vyhovieť požiadavkám zákazníka. Základný rozdiel medzi masovou kustomizáciou a personalizovanou výrobou je ten, že personalizovaná výroba umožňuje výber iba tých funkcií výrobku, ktoré zákazník požaduje. Takto sa nový prístup snaží maximálne vyhovieť zákazníkovým požiadavkám prostredníctvom modulárnosti výrobku [8].

S ohľadom na tieto prístupy sa vyvíjajú nové výrobné systémy, ktoré tieto nové trendy v biznis modeloch najlepšie zvládajú. Kustomizácia a personalizácia produktov predstavujú zložitý problém, ktorý sa výskumníci snažia riešiť už dnes [9]. Systémy musia disponovať vysokou pružnosťou, ktorú možno zabezpečiť prostredníctvom rekonfigurácie. Túto vlastnosť možno dosiahnuť pomocou Priemyslu 4.0 (Industry 4.0), ktorý vo svojom koncepte zahŕňa využívanie zberu, prenosu a vyhodnocovania dát v reálnom čase prostredníctvom internetu vecí (IoT – Internet of Things) [10]. Na jednej strane sa na dosiahnutie pružnosti využíva vhodná konštrukcia nových produktov, známych aj ako modulárne, rekonfigurovateľné výrobky. Na druhej strane sa zvyšuje pružnosť výrobného systému prostredníctvom systémov založených na rekonfigurabilite. Budúce výrobné systémy však budú pri svojom fungovaní využívať úplne nové princípy. Nové výrobné systémy budú vyžadovať úplne revolučné spôsoby plánovania a riadenia výroby [11]. Tie musia byť založené na holonických princípoch, autonómii a aplikácii umelej inteligencie a evolučných princípov; spoločným označením takejto továrne sú továrne budúcnosti. Ide o úplne novú oblasť, ktorá predpokladá úzku spoluprácu oddelení, kde prebieha postup návrh – výroba – marketing – predaj – spätná väzba v rôznom poradí podľa zvolenej paradigmy.

Hlavné výrobné paradigmy a ich zmena v čase

Každé časové obdobie industriálnej epochy má svoje sociálne, spoločenské, trhové a technologické aspekty, ktoré sa premietajú do výrobného prístupu danej doby, tzv. paradigmy. Podľa Korena [12] možno výrobný prístup podniku definovať ako revolučný integrovaný model výroby, ktorý vzniká ako reakcia na meniace sa spoločenské a trhové požiadavky, umožnený vytvorením nového typu výrobného systému. Tento princíp je zobrazený na obr. 1, ktorý bližšie objasňuje opis výrobnej paradigmy.

Na základe tejto definície možno povedať, že každý vzniknutý výrobný prístup pozostáva z nového typu výrobného systému, nového obchodného modelu a tiež vhodnej štruktúry výrobku. Všetky predošlé i súčasné prístupy výroby vychádzajú z týchto základných prvkov, pričom tieto prvky možno označiť ako tri základné piliere (návrh – výroba – predaj) [13] obchodného modelu výrobného podniku, ktoré musia spĺňať nasledujúce požiadavky:

• návrh výrobku a jeho funkcií musí uspokojiť špecifické požiadavky spoločnosti,
• výroba výrobku musí byť realizovaná výrobným systémom, ktorý môže rýchlo reagovať na vzniknuté príležitosti a potreby,
• predaj výrobkov musí uspokojovať potreby zákazníkov a poskytovať zisk podniku.

Postupnosť týchto základných pilierov nie je však rovnaká pre všetky obchodné modely, ale každý z nich je realizovaný ich špecifickým poradím. Poradie pilierov každého obchodného modelu vyplýva najmä z potreby trhu a spoločnosti v určitom časovom období [14].

Aby sme lepšie pochopili aktuálne sa formujúce výrobné prístupy, treba porozumieť požiadavkám, podmienkam vzniku a princípom predošlých výrobných prístupov. V posledných desaťročiach boli identifikované štyri základné prístupy výroby spotrebného tovaru, a to:

• kusová výroba – prístup výroby je založený na výrobe výrobku pre konkrétneho zákazníka, možno ho označiť aj ako „trh jedného zákazníka“;
• hromadná výroba – v prístupe hromadnej výroby sa produkuje iba úzke spektrum výrobkov, a to pri predpoklade konštantného dopytu po týchto výrobkoch;
• hromadná kustomizácia – patrí v súčasnosti medzi najčastejšie využívané prístupy výroby; zákazníci si vyberajú výrobky zo širokej ponuky možností pred ich samotnou výrobou;
• personalizovaná výroba – ide o segment globálnej výroby, pričom výrobky v tomto výrobnom prístupe navrhujú samotní zákazníci; následne sa predávajú a vyrábajú pre konkrétneho zákazníka pomocou pokrokových výrobných systémov.

Tieto výrobné prístupy sa navzájom odlišujú v oblastiach uvedených v tab. 1, možno však povedať, že prístup personalizovanej výroby sa spätne vracia k zameraniu na individuálneho zákazníka, a teda k ťahovému obchodnému modelu ako v prípade prístupu kusovej výroby. Výrazná zmena je však v postupnosti základných pilierov obchodného modelu, pričom túto zmenu možno chápať ako zmenu v úlohe zákazníka vo vzťahu k spoločnosti. Pri kusovej výrobe zákazník inicializuje celkovú sekvenciu a riadi návrh svojho produktu, naopak, v hromadnej výrobe zákazník vždy stojí na konci reťazca (t. j. predaja).

Tab. 1 Porovnanie jednotlivých výrobných paradigiem [12]

V prípade hromadnej kustomizácie výrobca robí hlavné rozhodnutia o základnej štruktúre výrobku, ako aj o počte variantov a ponúkaných možnostiach založených na cieľovej skupine zákazníkov. Konkrétny zákazník teda len vyberá najvhodnejšiu alternatívu z daného portfólia na základe svojich požiadaviek a ceny produktu. Samotná výroba zákazníkom zvoleného výrobku sa však inicializuje až po fáze predaja. Personalizovaná výroba však sľubuje zákazníkom dve najväčšie výhody, ktoré spočívajú vo väčšej možnosti intervencie zákazníka do samotného návrhu výrobku, a to pri čo najnižšej cene výsledného výrobku [15].

Hoci cieľom oboch prístupov hromadnej kustomizácie i personalizovanej výroby je vytvorenie väčšieho súladu medzi ponukou výrobkov a požiadavkami zákazníkov, strategické rozhodnutia výrobcov sú v každom prístupe rozdielne. Strategické rozhodovanie pri hromadnej kustomizácii je zamerané na otázku, koľko variantov a možností výrobku poskytne výrobcovi potrebný zisk [16]. Väčší počet variantov totiž znamená aj vyššiu zložitosť výroby a s tým i súvisiaci nárast nákladov. Na druhej strane však väčší počet variantov zvýši počet potenciálnych zákazníkov, čo znamená aj zvýšenie podielu spoločnosti na trhu a možnosť vyšších tržieb. Pri personalizovanej výrobe je nutná modulárna štruktúra produktu a nasledujúce strategické rozhodnutia výrobcu: návrh vhodnej základnej štruktúry výrobku, ku ktorej budú pripájané moduly, typ rozhrania na pridávanie modulov, určenie typu a funkcie modulov, ktoré umožnia zákazníkovi vyskladať si svoj vlastný produkt. Uvedené rozdiely medzi jednotlivými prístupmi sú na obr. 2.

Každý nový prístup výroby bol realizovaný zavedením nového typu výrobného systému, ktorého návrh umožnili nové technologické možnosti daného obdobia. Úspešnosť firmy teda závisí od vhodného využitia inovatívnej technológie, ktorej aplikácia vo výrobnom systéme vhodne uspokojí novovznikajúce spoločenské a trhové potreby. Kusová výroba využíva pri výrobe výrobkov univerzálne obrábacie stroje, tie však postupne nahradili v prístupe hromadnej výroby jednoúčelové výrobné linky, ktoré využívajú tvrdú automatizáciu na výrobu výrobkov a ich súčastí vo veľkých množstvách.

Fundamentálnou príčinou zmeny výrobného systému bolo potrebné uspokojenie potrieb narastajúceho dopytu. V súčasnosti však dochádza k situácii, keď ponuka prevyšuje dopyt a zákazníci začínajú hľadať výrobky, ktoré vyhovujú viac ich požiadavkám ako potrebe čo najnižšej ceny. Trh je teda postupne zahlcovaný rozmanitou ponukou výrobkov a prestáva byť homogénny [17]. Riešením sa stali tzv. pružné výrobné systémy (FMS – Flexible Manufacturing System), ktoré vyhovujú podmienkam rozmanitej produkcie, ale ich podstatnou nevýhodou je potreba trhovej stability. V súčasnosti sa stupňujúca globalizácia trhu vytvára výrazné fluktuácie v dopyte, a preto tieto výrobné systémy prestávajú byť vhodným riešením problémov na trhu.

Technologickou odpoveďou na trhovú situáciu by sa mohli stať rekonfigurovateľné výrobné systémy a kompetenčné ostrovy, ktoré umožňujú nastaviť potrebnú kapacitu výroby v závislosti od dopytu trhu. Rekonfigurovateľné výrobné systémy a kompetenčné ostrovy tiež umožňujú rýchlu adaptáciu funkcionalít na výrobu viacerých variantov, čím zlepšujú rýchlosť reakcie podniku na trhovú situáciu a zvyšujú tak jeho konkurencieschopnosť. Obr. 3 zobrazuje postupnú zmenu obchodných modelov výrobných systémov a zmenu v štruktúre výrobku, poukazuje tiež na smerovanie budúcich výrobných systémov, ktoré značí ich návrat k ťahovým obchodným modelom. Avšak výrazným rozdielom bude faktor ceny výrobkov, ktorý bude pri personalizovanej výrobe oveľa nižší než pri kusovej výrobe. Továrne budúcnosti budú schopné rýchlo sa prispôsobiť zmenám, a to pri nízkych nákladoch. Práve týmito kvalitami budú rekonfigurovateľné výrobné systémy a kompetenčné ostrovy disponovať.

Záver

Analýza vývoja výrobných systémov a pohľad na ich budúce smerovanie môže výrazne pomôcť pri aktuálnych problémoch globalizácie, ktorá priniesla nestabilitu do mnohých výrobných spoločností. Pri riešení tohto problému možno uplatniť tzv. Darwinov princíp – prežitie druhov nezáleží na ich inteligencii alebo sile, ale na rýchlosti, akou reagujú na vzniknuté zmeny. Ak aplikujeme daný princíp na spoločnosti 21. storočia, je jasné, že najdôležitejšou schopnosťou podnikov dneška je ich rýchla adaptácia na zmeny.

Na základe nových obchodných modelov, ktoré poskytujú marketingové nástroje na zvýšenie príjmov spoločnosti, čoraz viac sa hovorí o aplikácii personalizovanej výroby. Ak však aplikujeme personalizovanú výrobu na bežný výrobný systém, začneme mať problémy s výrobnými nákladmi a priemernou priebežnou dobou výroby produktov. Z tohto dôvodu sa vo svete objavujú nové koncepty výrobných systémov. Vhodnou reakciou na obchodný model personalizovanej výroby a potreby rýchlej adaptácie sú jednoznačne rekonfigurovateľné výrobné systémy a kompetenčné ostrovy, ktoré sú základom tovární budúcnosti. Tieto nové systémy budú podporované technológiami Priemyslu 4.0. Vývojom týchto nových výrobných systémov môže byť využitý potenciál nových obchodných modelov s vysokou pridanou hodnotou a minimálnymi výrobnými nákladmi.

Poďakovanie

Táto práca vznikla vďaka Agentúre na podporu výskumu a vývoja na základe Zmluvy č. APVV-21-0308.

Referencie

[1] GREGOR, M. a kol.: Budúce továrne. Technologické zmeny a ich vplyv na budúce výrobné systémy. Žilina: Žilinská univerzita v Žiline/CEIT, a. s., 2017.

[2] FUSKO, M. a kol.: Concept of Long-Term Sustainable Intralogistics in Plastic Recycling Factory. In: Sustainability, 2019, Vol. 11, No. 23, s. 27. ISSN 2071-1050. [online]. [2021-06-10]. 

[3] GOLA, A. – NIEOCZYM, A.: Application of OEE Coefficient for Manufacturing Lines Reliability Improvement. In: Proceedings of the 2017 International Conference on Management Science and Management Innovation (msmi 2017). Eds. WEE, H. M. – YUAN, C. Paris: Atlantis Press, 2017, s. 189 – 194. [online]. [2021-06-10]. 

[4] NILAKANTAN, J. M. a kol.: Differential Evolution Algorithm for Solving RALB Problem Using Cost- and Time-Based Models. In: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2017, Vol. 89, No.1 – 4, s. 311 – 332. ISSN 0268-3768. [online]. [2021-06-10]. 

[5] GENZOROVA, T. – COREJOVA, T. – STALMASEKOVA, N.: How Digital Transformation Can Influence Business Model. Case Study for Transport Industry. In: 13th International Scientific Conference on Sustainable, Modern and Safe Transport (transcom 2019). Eds. BUJNAK, J. – GUAGLIANO, M. Amsterdam: Elsevier 2019, s. 1053 – 1058. [online]. [2021-06-10]. 

[6] WIECEK, D. – WIECEK, D. – DULINA, L.: Materials requirement planning with the use of activity based costing. In: Management Systems in Production Engineering, Vol. 28, No. 1, s. 3 – 8. ISSN 2450-5781. [online]. [2021-06-10]. 

[7] VAVRÍK, V.: Projektovanie produkčných liniek s využitím princípov rekonfigurácie. [Disertation Thesis]. Žilina: Žilinská univerzita 2019. 190 s. [online]. [2021-06-10]. 

[8] PEKARCIKOVA, M. a kol.: Demand Driven Material Requirements Planning. Some Methodical and Practical Comments. In: Management and Production Engineering Review, 2019, Vol. 10, No. 2, s. 50 – 59. ISSN 2080-8208. [online]. [2021-06-10]. 

[9] MICIETA, B. a kol.: Product Segmentation and Sustainability in Customized Assembly with Respect to the Basic Elements of Industry 4.0. In: Sustainability, 2019, Vol. 11, No. 21, s. 20. ISSN 2071-1050. [online]. [2021-06-10]. 

[10] NIELSEN, I. E. – MAJUMDER, S. – SAHA, S.: Game-Theoretic Analysis to Examine How Government Subsidy Policies Affect a Closed-Loop Supply Chain Decision. In: Applied Sciences – Design and Management of Manufacturing Systems, 2020, Vol. 10, No. 1, s. 23. ISSN 2076-3417. [online]. [2021-06-10]. 

[11] KRAJCOVIC, M. – PLINTA, D.: Comprehensive Approach to the Inventory Control System Improvement. In: Management and Production Engineering Review, 2012, Vol. 3, No. 3, s. 34 – 44. ISSN 2080-8208. [online]. [2021-06-10]. 

[12] KOREN, Y.: The Global Manufacturing Revolution. New Jersey: John Willey & Sons, 2010.

[13] MATUSZEK, J. a kol.: Manufacturability Assessment in Assembly Processes. In: Ifac Papersonline, Amsterdam: Elsevier 2020, Vol. 53, s. 10 536 – 10 541. ISSN 2405-8963. [online]. [2021-06-10]. 

[14] KOREN, Y. – HU, S. J. – WEBER, W. T.: Impact of manufacturing system configuration on performance. In: CIRP Annals, 1998, Vol. 47, No. 1, s. 689 – 698. ISSN 0007-8506. [online]. [2021-06-10]. 

[15] JOVANE, F. – KOREN, Y. – BOER, C.: Present and future of flexible automation -towards new paradigms: a keynote paper. In: CIRP Annals, 2003, Vol. 52, No. 2, s. 543 – 560. ISSN 0007-8506. [online]. [2021-06-10]. 

[16] MIKUSOVA, M. – TOROK, A. – BRIDA, P.: Technological and Economical Context of Renewable and Non-Renewable Energy in Electric Mobility in Slovakia and Hungary. In: Iccci 2018: Computational Collective Intelligence. Eds. NGUYEN, N. T. – PIMENIDIS, E. – KHAN, Z. – TRAWINSKI, B. Cham: Springer International Publishing, Switzerland, 2018, s. 429 – 436. [online]. [2021-06-10]. 

[17] PEKARCIKOVA, M. a kol.: Solution of Bottlenecks in the Logistics Flow by Applying the Kanban Module in the Tecnomatix Plant Simulation Software. In: Sustainability, 2021, Vol. 13, No. 14, s. 21. ISSN 2071-1050. [online]. [2021-06-10]. 

doc. Ing. Patrik Grznár, PhD.
Žilinská univerzita v Žiline
Strojnícka fakulta
Katedra priemyselného inžinierstva
Univerzitná 8215/1
010 26 Žilina
patrik.grznar@fstroj.uniza.sk