شنبه, 06 دی 1404

چکیده

این مقاله به بررسی کاربرد اصول مدیریت ناب و شش سیگما به عنوان ابزارهای اصلی مهندسی صنایع در ارتقاء بهره‌وری و کیفیت خطوط تولید چاپ دیجیتال با سرعت بالا می‌پردازد. صنعت چاپ دیجیتال، به دلیل ماهیت متغیر سفارشات و نیاز به تحویل سریع، نیازمند یک رویکرد سیستمی برای مدیریت پیچیدگی‌ها است. اصول ناب بر حذف اتلاف‌ها و افزایش جریان کار متمرکز است، در حالی که شش سیگما بر کاهش و کنترل نوسانات فرآیند تمرکز دارد. ترکیب این دو متدولوژی، که اغلب تحت عنوان "لین سیکس سیگما شناخته می‌شود، چارچوبی جامع برای دستیابی به تولید ناب، با کیفیت پایدار و قابل اعتماد در محیط چاپ فراهم می‌آورد.

مقدمه

صنعت چاپ، یکی از قدیمی‌ترین صنایع بشری، در حال گذار سریع از فرآیندهای سنتی (آفست) به سیستم‌های چاپ دیجیتال با سرعت بالا است. این تحول دیجیتال، اگرچه انعطاف‌پذیری و توانایی مدیریت سفارشات کوچک و سفارشی‌سازی را به شدت افزایش داده است، اما چالش‌های جدیدی در مدیریت تولید، کنترل کیفیت لحظه‌ای و کاهش زمان آماده‌سازی ایجاد کرده است.

در محیط چاپ سنتی، حجم تولید بالا و تکرارپذیری نسبتاً ساده‌تر بود. اما در چاپ دیجیتال، تنوع زیاد در نوع کاغذ، جوهر، فایل‌های ورودی و نیاز به تحویل فوری، باعث افزایش پیچیدگی ونوسانات می‌شود و این نوسانات منجر به اتلاف منابع، ضایعات و کاهش رضایت مشتری می‌گردد.

مهندسی صنایع، با تکیه بر رویکردهای سیستمی، تحلیل داده‌محور و روش‌های بهبود مستمر، ابزارهای قدرتمندی برای مدیریت این پیچیدگی‌ها ارائه می‌دهد. هدف اصلی این مقاله، تشریح‌ چگونگی استفاده عملی از دو ستون اصلی مهندسی صنایع، یعنی ناب و شش سیگما برای بهین‌هسازی فرآیندهای چاپ دیجیتال است.

بخش ۱: مبانی نظری و تلاقی حوزه‌ها

برای درک کامل بهینه‌سازی فرآیند چاپ، لازم است تعاریف و چارچوب‌های نظریLean ،  Six Sigmaو نحوه هم‌افزایی آنها مورد بررسی قرار گیرد.

1.1. تعریف مدیریت ناب در چاپ

مدیریت ناب یک فلسفه مدیریتی است که ریشه در سیستم تولید تویوتا (TPS) دارد و هدف آن، به حداکثر رساندن ارزش برای مشتری با استفاده از حداقل منابع ممکن است. در محیط چاپ دیجیتال، ارزش برای مشتری اغلب به معنای تحویل سریع، باکیفیت رنگ مورد انتظار و بدون نقص است.

تمرکز اصلی Lean در چاپ بر حذف 7 نوع اتلاف است که عبارتند از:

1. اتلاف انتظار: توقف دستگاه به دلیل نبودن مواد اولیه (کاغذ، جوهر) یا آماده نبودن فایل‌های پیش‌پرینت
2. نقل و انتقال غیرضروری: جابجایی بیش از حد مواد بین ایستگاه‌های‌ کاری (مثلاً بین دستگاه چاپ و واحد پس‌پردازش)
3. موجودی اضافی: نگهداری بیش از حد کاغذ یا مواد مصرفی که ممکن است تاریخ مصرف آنها منقضی شود یا شرایط نگهداری آنها مطلوب نباشد.
4. حرکات اضافی: حرکات غیرضروری اپراتور برای دسترسی به ابزارها یا تنظیمات نادرست.
5. فرآیندهای اضافی: انجام کارهایی که مشتری مایل به پرداخت هزینه آن نیست (مانند بازبینی‌های دستی غیرضروری یا تنظیمات بیش از حد دقیق در مراحل اولیه)
6. تولید بیش از حد: چاپ زود هنگام سفارشات که منجر به انباشت موجودی می‌شود.
7. عیوب و ضایعات: ضایعات ناشی از تنظیمات نادرست، کالیبراسیون اشتباه یا خطاهای عملیاتی که نیاز به چاپ مجدد دارند.

در گردش کار چاپی، شناسایی این اتلاف‌ها نیازمند دید سیستمی از دریافت سفارش است تا تحویل نهایی می‌باشد.

2.1. نقش شش سیگما در کاهش نوسانات کیفیت

اگرچه تولید ناب بر سرعت و حذف اتلاف تمرکز دارد، اما شش سیگما یک متدولوژی مبتنی بر داده است که هدف آن کاهش نوسانات فرآیند و نزدیک کردن خروجی فرآیند به حدکمال (بدون نقص) است. سطح شش سیگما به معنای تولید تنها 4.3 نقص در هر میلیون فرصت (DPMO) است.

در چاپ دیجیتال، نوسانات می‌توانند بسیار مخرب باشند. برخی از پارامترهای حیاتی کیفیت که تحت تأثیر نوسانات هستند عبارتند از:

• ثبات رنگ: تغییرات و تفاوت رنگ بین دو قطعه یا در طول یک دور چاپ
• تراکم نوری: تغییرات در میزان جذب جوهر
• دقت برش و سوراخ‌کاری: خطاهای هندسی ناشی از تنظیمات مکانیکی دستگاه‌های پس پردازش
• زمان خشک‌شدن: که بر کیفیت لمینیت یا تا شدن تأثیر می‌گذارد

شش سیگما با استفاده از رویکرد ساختارمند DMAIC به این نوسانات می‌پردازد تا اطمینان حاصل شود که محصول نهایی همواره در محدوده تلرانس‌های مورد نظر مشتری قرار دارد.

3.1. هم‌افزایی لین سیکس سیگما

در محیط چاپ دیجیتال، حذف اتلاف‌ها (Lean) بدون کنترل کیفیت (Six Sigma) ممکن است منجر به تولید سریع محصولات معیوب شود. به همین ترتیب، کنترل کیفیت عالی بدون حذف اتلاف‌ها، ممکن است فرآیندی کند و پرهزینه ایجاد کند لین سیکس سیگما (LSS) این دو را ترکیب می‌کند: ابتدا جریان ارزش را ناب می‌کنیم تا سرعت افزایش یابد، سپس با استفاده از  Six Sigma کیفیت خروجی در آن جریان بهبود یافته و پایدار می‌گردد.

بخش ۲: کاربرد ابزارهای ناب در محیط چاپ دیجیتال

ابزارهای ناب به طور مستقیم بر بهبود جریان مواد و اطلاعات در خط تولید چاپ تمرکز دارند و زمان چرخه ای را کاهش می‌دهند.

1.2. نقشه‌برداری جریان ارزش

نقشه‌برداری جریان ارزش (VSM) ابزاری بصری است که کل فرآیند تولید، از نقطه شروع تا انتها، را ثبت می‌کند و جریان مواد و اطلاعات را همزمان نمایش می‌دهد. در چاپ دیجیتال VSM ،باید تمامی مراحل را پوشش دهد:

1. دریافت و آماده سازی فایل: شامل دریافت سفارش، بررسی فایل، تصحیح رنگ اولیه و ارسال به دستگاه
2. فرآیند چاپ: اجرای دستور کار بر روی دستگاه دیجیتال
3. پس‌پردازش: برش، صحافی، تا کردن، لمینت و بسته‌بندی

تحلیل VSM: پس از ترسیم نقشه وضعیت فعلی، تیم مهندسی صنایع به دنبال فعالیت های غیرارزش افزا می‌گردد.

مثال: زمان صرف شده برای انتقال فایل از سرور آماده‌سازی به دستگاه چاپ به دلیل ترافیک شبکه، یک فعالیت NVA  است. تیم با پیشنهاد استفاده از سیستم‌های انتقال داده مستقیم این زمان را حذف می‌کند. همچنین VSM اجازه می‌دهد نسبت زمان واقعی که ارزش افزوده ایجاد می‌شود (زمان چاپ) به کل زمان فرآیند (Lead Time) محاسبه شود و هدف، افزایش این نسبت است.

۲.۲. سیستم‌های تولید به موقع و چاپ بر حسب تقاضا

JIT یک اصل ناب است که تولید را دقیقاً بر اساس نیاز مشتری و در زمان مورد نیاز سازماندهی می‌کند تا نیاز به انبارداری را به حداقل برساند. در صنعت چاپ دیجیتال، این اصل به طور طبیعی با مدل چاپ بر حسب تقاضا (POD) همسو است.

اجزای پیاده سازی JIT در چاپ

* مدیریت مواد اولیه: به جای سفارش دادن کاغذ در حجم انبوه، سیستم‌ها باید به گونه‌ای طراحی شوند که تامین‌کنندگان کاغذ و جوهر، مواد مورد نیاز برای شیفت بعدی یا روز کاری بعد را بر اساس برنامه تولید ارسال کنند. این امر نیازمند روابط بسیار قوی با تأمین‌کنندگان و شفافیت در پیش‌بینی تقاضا دارد. شایان ذکر است با توجه به شرایط تورمی و نوسانات شدید قیمت مواد اولیه در ایران، استفاده از سیستم تولید به‌موقع با چالش‌های جدی مواجه است، زیرا فقدان ثبات اقتصادی مانع از برنامه‌ریزی دقیق موجودی و تأمین به‌موقع منابع می‌شود.

* تولید سری کوچک: دستگاه‌های دیجیتال به ذات برای تولید دسته‌های کوچک بهینه هستند JIT .ایجاب می‌کند که اندازه دسته تا حد امکان کوچک نگه داشته شود تا زمان لازم برای تغییر کاربری به حداقل برسد، زیرا دستگاه آماده برای شروع کار بعدی است.

3.2. استانداردسازی کار و کاهش زمان تنظیم

یکی از بزرگترین اتلاف‌ها در چاپ دیجیتال، زمان تنظیم است که شامل کالیبراسیون دستگاه، بارگذاری جوهر و تنظیم پارامترهای اولیه برای هر نوع کاغذ یا جنس جدید است. این زمان اغلب شامل فعالیت‌های غیرضروری است که می‌توان آنها را با استانداردسازی حذف یا کاهش داد.

استفاده از SMED: گرچه SMED اغلب در تولید ماشینی استفاده می شود، اما اصول آن در تنظیم دستگاه‌های چاپ دیجیتال بسیار کارآمد است:

1. جداسازی عملیات داخلی و خارجی: عملیات داخلی عملیاتی هستند که دستگاه باید خاموش باشد (مثلاً تنظیمات نرم‌افزاری پیچیده). عملیات خارجی آنهایی هستند که دستگاه می‌تواند در حال انجام آنها باشد (مثلاً آماده‌سازی مواد مصرفی یا بررسی کالیبراسیون‌ها).
2. تبدیل داخلی به خارجی: اپراتور باید آموزش ببیند که تا جای ممکن، بررسی‌های رنگ و آماده‌سازی فایل‌ها را در حین اجرای یک کار قبلی انجام دهد تا به محض اتمام کار، تنظیمات جدید اعمال شود.
3. استانداردسازی تنظیمات: تعریف دقیق و مستندسازی مراحل تنظیم برای هر نوع کاغذ رایج (کاغذ مات، براق، بافت‌دار). این استاندارد باید شامل چک‌ لیست‌هایی باشد که اپراتور از آن پیروی می‌کند تا تکرارپذیری تضمین شود.

هدف، کاهش زمان تنظیم به کمتر از 10 دقیقه (تک رقمی شدن زمان تنظیم) است که این امر امکان اجرای دستورات کاری بسیار کوچک را بدون تأثیر جدی بر بهره وری کلی فراهم می‌کند.

بخش ۳: پیاده‌سازی شش سیگما برای کنترل کیفیت

اگرچه تنظیمات ناب سرعت را بالا می برند، اما شش سیگما تضمین می‌کند که آن سرعت با کیفیت همراه باشد. در چاپ دیجیتال، دستیابی به ثبات رنگی که از سفارش اول تا آخرین نسخه یکسان باشد، یک چالش آماری بزرگ است.

1.3. شناسایی متغیرهای حیاتی فرآیند

اولین گام در DMAIC شش سیگما، تعریف دقیق معیارهایی است که مشتری برای کیفیت در نظر می گیرد (CTQ). تعریف واضح اینCTQ  ها به تیم کمک می‌کند تا مشخص کنند چه چیزی باید اندازه‌گیری شود.

• تراکم نوری: اهمیت آن برای رنگ‌های تیره و مشکی است و نوسان در Dmaxمی‌تواند منجر به ظاهری کمرنگ یا پررنگ شود.
• خطای جانمایی: انحراف بین لایه‌های مختلف رنگ یا دقت برش نهایی.

2.3. کنترل آماری فرآیند

SPC ابزاری حیاتی برای نظارت بر پارامترهای CTQ در طول فرآیند چاپ است. هدف  CPSتشخیص زودهنگام این است که آیا فرآیند تحت کنترل آماری است یا خیر، قبل از آنکه ضایعات قابل مشاهده تولید شوند.

نمودارهای کنترلی:

• نمودار میانگین و دامنه (X and R Chart): نظارت بر میانگین و پراکندگی متغیرهای پیوسته مانند تراکم نوری.
• حدود کنترل (Control Limit): این حدود بر اساس داده‌های تاریخی فرآیند تعریف می‌شوند. اگر یک نقطه خارج از این حدود قرار گیرد، نشان می‌دهد که یک"علت خاص " خارج از حالت طبیعی فرآیند وجود دارد که باید مورد بررسی قرار گیرد (مثلاً جوهر جدید، تغییر در دمای محیط).

با استفاده از ،SPC اپراتورها به جای اینکه منتظر بمانند تا یک دسته کامل چاپ شود و سپس کیفیت آن را بررسی کنند، می‌توانند در حین چاپ، انحرافات جزئی را شناسایی کرده و تنظیمات جزئی را اعمال کنند، بدین ترتیب تولید ضایعات به حداقل می‌رسد.

۳.۳. مطالعه موردی فرضی: کاهش درصد ضایعات چاپی با DMAIC

فرض کنید یک شرکت چاپ دیجیتال با مشکل ضایعات ناشی از ایجاد خطوط تکراری افقی به دلیل گرفتگی نازل‌های چاپگر مواجه است که حدود 8% از کل خروجی را هدر می‌دهد.

مرحله D:

* مشکل: ضایعات ناشی از ایجاد خطوط تکراری افقی در چاپ‌های با حجم بالا

* هدف:کاهش نرخ ضایعات مربوط به ایجاد خطوط تکراری افقی از 8% به کمتر از 1% در شش ماه

* پروژه CTQ: میانگین تعداد دفعات نیاز به انجام "نظافت هدها" در هر شیفت.

مرحله M:

 * تیم شروع به جمع‌آوری داده‌ها در مورد تعداد دفعات تمیزکاری هد، نوع جوهر، دمای محیط، و میزان زمان کارکرد دستگاه بین هر تمیزکاری می‌کند.

* محاسبه سطح فعلی سیگما (مثلاً 8.2 سیگما)

مرحله A:

* با استفاده از نمودارهای پارتو، مشخص می‌شود که 07% مشکلات زمانی رخ می‌دهد که دستگاه بیش از 4 ساعت بدون وقفه کار کرده باشد و دمای اتاق بیش از 25 درجه سانتیگراد باشد (تحلیل همبستگی)

* استفاده از نمودارهای پراکندگی نشان می‌دهد که دمای محیط تأثیر معنی‌داری بر گرفتگی نازل دارد (تحلیل رگرسیون)

مرحله I:

* اقدام ناب: اجرای استانداردسازی کار برای اپراتورها جهت اطمینان از اجرای دقیق یک چرخه تمیزکاری پیشگیرانه دقیقاً پس از 5.3 ساعتکار مداوم (تبدیل تمیزکاری واکنشی به پیشگیرانه)

* اقدام شش سیگما: نصب سیستم کنترل دقیق تهویه مطبوع برای حفظ دمای اتاق چاپ در محدوده 22 تا 42 درجه سانتیگراد (کاهش نوسان دما)

مرحله C:

* پیاده‌سازی نمودارهای کنترلی برای نظارت بر فرکانس تمیزکاری هد

* ایجاد یک دستورالعمل اجرایی استاندارد برای گزارش‌دهی فوری هرگونه انحراف دمایی

نتیجه فرضی: پس از شش ماه، نرخ ضایعات ناشی از ایجاد خطوط تکراری افقی به 9.0% کاهش یافت و سطح فرآیند به حدود 7.3 سیگما ارتقا یافت.

نتیجه‌گیری

صنعت چاپ دیجیتال با تقاضای فزاینده برای سفارشی‌سازی و تحویل سریع، نیازمند یک پارادایم تولیدی کاملاً بهینه است. این مقاله نشان می‌دهد که رویکرد مهندسی صنایع، به ویژه از طریق همگرایی اصول ناب و شش سیگما، چارچوبی قدرتمند برای این بهینه‌سازی فراهم می‌کند.

ناب  (Lean) با تمرکز بر حذف اتلاف‌هایی مانند انتظار، موجودی و حرکات غیرضروری، سرعت و چابکی عملیاتی را افزایش می‌دهد و زمان تحویل کلی را کاهش می‌دهد. ابزارهایی مانند VSM و SMEDبرای بهینه‌سازی جریان و کاهش زمان آماده‌سازی حیاتی هستند.

شش سیگما (Six Sigma) با استفاده از رویکرد ساختارمند ،DMAIC نوسانات در پارامترهای حیاتی کیفیت (CTQ) مانند ثبات رنگ و دقت هندسی را کاهش می‌دهد و تضمین می‌کند که افزایش سرعت توسط کیفیت پایدار پشتیبانی شود. کنترل آماری فرآیند (SPC) اطمینان می‌دهدکه این بهبودها دائمی هستند.

ادغام این دو روش، یعنی لین سیکس سیگما، مدل بهینه‌ای برای رقابت در بازار چاپ دیجیتال قرن بیست و یکم فراهم می‌آورد. این همگرایی، پلی محکم بین تولید صنعتی کارآمد (سرعت بالا) و خروجی بصری با کیفیت بالا (ثبات رنگی و کمترین ضایعات) ایجاد می‌کند و بهره وری بلندمدت سازمان را تضمین می‌نماید.

منابع

• Singh, R., Kumar, P., & Dutt, Y. (2019). Optimization of Printing Process Using Industrial Engineering Techniques. Journal of Manufacturing Systems, 52, 250–261.
• Taggart, R. A. (2018). Lean Manufacturing in the Printing Industry. Printing Industries Research Association (PIRA).
• Salvendy, G. (2021). Handbook of Industrial Engineering: Technology and Operations Management.
• ISO 12647-2: Graphic Technology — Process Control for the Production of Half-tone Colour Separations, Proof and Production Prints.
• Goyal, A., & Patel, A. (2020). Application of Six Sigma in Print Production Quality Improvement. International Journal of Industrial Engineering, 27(4), 415–427.
• Montgomery, D. C. (2020). Design and Analysis of Experiments.
• Koushki, P., & Rahimi, M. (2022). Industrial Engineering Approach to Workflow Optimization in Printing Industry. Journal of Industrial Engineering Research (Iran).

Tsai, D. M. (2021). Quality Assurance and Color Management in Digital Printing Processes. Journal of Printing Science and Technology, 59(2), 133–145.

نویسنده:هایده توکلی