Використання сучасних методів оптимізації виробничого планування

Размещено на http://www.allbest.ru/

Використання сучасних методів оптимізації виробничого планування

Оптимізація процесів планування - це основа ефективної діяльності підприємства, спрямована на підвищення продуктивності праці, зниження собівартості виробленої продукції, раціональне використання ресурсів, і як результат, - підвищення рентабельності. Через те, що виробниче планування вимагає урахування безлічі факторів, оптимізація виробничого планування є найбільш трудомісткою ланкою виробничого менеджменту. Тому сучасне виробництво неможливо представити без інформаційної підтримки процесів планування.

Тип виробництва, його серійність, тривалість виробничого циклу, ступінь технологічної складності виробництва продукції, стабільність виробничих завдань, галузева специфіка - все це безпосередньо впливає на методи і структуру процесів виробничого планування. Тому основним завданням програмного забезпечення такого виду є не тільки й не стільки поставка готового рішення щодо формування виробничих планів, а надання потужного і гнучкого інструмента, що акумулює у собі широкий набір можливостей для побудови ефективної системи планування, яка відповідала б потребам конкретного підприємства.

У переважній більшості випадків чинником, що накладає різного роду обмеження при складанні виробничих планів, є специфіка технологічних процесів. Розглянемо кілька таких специфічних обмежень:

- специфічні умови переналагоджень устаткування;

- розгалужений ланцюг умов призначення переналагодження;

- наявність у складі продукції або напівфабрикатів побічних продуктів, які використовуються як інгредієнти при виготовленні іншої продукції підприємства;

- існування декількох залежних виробничих завдань, які необхідно планувати як єдиний технологічний процес. Це накладає обмеження при виборі альтернативних ресурсів;

- залежність параметрів виробничих завдань і умов (правил) завантаження виробничих потужностей. Наприклад, може існувати правило, що забороняє запускати виробничу лінію на незначні завдання;

- обмеження на тимчасові зазори між технологічними переділами (особливо актуально для технологічних процесів, у маршрутах яких мають місце термічні або гальванічні операції);

- ряд обмежень, пов'язаних із внутрішньоцеховою логістикою. Крім технологічних обмежень, виробничий процес може містити

специфічні особливості щодо постачання сировини і матеріалів від постачальників та суміжників, наприклад, по видах сировини з коротким строком придатності (характерно для харчової галузі).

Подібних обмежень дуже багато. їхній характер обумовлюється галузевою специфікою, а іноді й специфікою конкретного підприємства, унікальністю його технологічних процесів, компонуванням цехів. Ігнорування обмежень або відоме спрощення завдання приводить до одержання нездійсненного плану в реальних виробничих умовах.

Таким чином, розв'язувані завдання, які обумовлені вимогами до удосконалених систем планування:

1) оцінювання реальної кон'юнктури ринку та конкурентних позицій підприємства;

2) формування всього комплексу наскрізних, взаємозалежних виробничих планів, які визначають номенклатуру, обсяг і строки виробництва продукції, що включає в себе наступні етапи: стратегічне планування, об'ємно-календарне планування, оперативне планування;

3) визначення потреби ресурсів, необхідних для реалізації виробничої програми;

4) аналіз сформованих версій плану будь-якого рівня з можливістю вибору оптимального варіанта;

5) забезпечення тісного взаємозв'язку процесів планування із процесами оперативного обліку виробництва, можливість перепланування на будь-якому етапі;

6) виявлення вузьких місць у виробничому ланцюзі;

7) забезпечення прозорості процесів планування.

На вітчизняних підприємствах, як було розглянуто вище, у більшості випадків розробкою оперативних планів виробництва займаються планово-диспетчерські відділи (служби) підприємства. Маючи багаторічний досвід роботи в даному напрямку, ці фахівці застосовують певні правила і методи, що дозволяють одержувати прийнятні виробничі плани та календарні розклади. Найчастіше ці правила не мають під собою точного наукового обґрунтування або якої-небудь строгої математичної моделі, тобто є експертними знаннями конкретного менеджера. На деяких підприємствах виробничий розклад взагалі попередньо не складається, а на початок зміни у цех надходить лише укрупнене завдання на зміну, що містить перелік позицій та їхню кількість. Формування виробничих завдань на робочі місця та ухвалення рішення щодо їхнього запуску здійснюється диспетчером цеху впродовж виробничої зміни.

Експертне вирішення завдань оперативного виробничого планування має свої переваги і недоліки. До позитивних моментів можна віднести наступне:

- емпіричне адаптування планів на невеликому горизонті оперативного планування (до двох днів, залежно від специфіки конкретного підприємства) і в межах невеликої номенклатури (для відносно невеликого числа технологічних операцій й одиниць устаткування);

- плановики апріорно враховують специфіку технологічних процесів і обмежень щодо поставки сировини та матеріалів.

Серед недоліків:

- великий термін підготовки фахівця до рівня "предметного експерта";

- значні часові витрати на підготовку оперативного плану (до одного дня), відсутність можливості проводити перепланування у реальному масштабі часу, що накладає обмеження на вибір періоду для оперативного плану; планування собівартість продукція продуктивність

- відсутність формалізованих критеріїв оцінювання якості планів - якість плану визначається експертно, відповідно до неформальних критеріїв (чи буде дефіцит або перевантаження складу готової продукції, якщо реалізовувати випуск по запропонованому варіанту виробничого розкладу, чи багато заплановано переналагоджень тощо);

- у випадку модернізації, перебудови виробництва і зміни компонування цехів у виробничого менеджера відсутні чіткі критерії формалізації нових правил та обмежень планування, може не вистачити й емпіричного досвіду;

- неможливо одержати розклад для виробничих підрозділів з великою кількістю взаємозалежних технологічних операцій і сотнями одиниць устаткування.

Для розрахунку виробничого розкладу на підприємствах використовуються статичні інструменти, такі, як мережеві графіки, таблиці, дошки планування, або сіткові графіки тощо. Події, що вносять істотні зміни у розклад, відбуваються настільки часто й у такій кількості, що можливості статичного інструмента, і тим більше людини, не дозволяють ураховувати їх у повному обсязі та підтримувати розклад в оптимальному стані.

У результаті оперативний план дуже швидко перестає відповідати дійсності і втрачає свою актуальність у середньому після закінчення чверті планованого періоду. Рівень організації виробництва різко падає, знижується його рентабельність.

Для внутрішньоцехового управління виробничими процесами необхідний інструмент, що забезпечить облік всіх подій, що відбуваються, у режимі реального часу (online). Цей інструмент повинен відбивати достовірну картину поточного стану виробництва, а також мати можливість багаторазового корегування і розрахунку розкладів впродовж робочих змін.

У той же час світовою практикою сьогодні вже накопичений досвід оптимізації оперативного виробничого планування. Зазначимо деякі критерії підвищення якості оперативного плану виробництва:

- підвищення ступеня виконання загального об'ємно-календарного плану виробництва;

- мінімізація запізнювання робіт;

- виконання виробничих завдань точно в строк;

- підвищення коефіцієнта завантаження виробничих потужностей;

- мінімізація часу простоїв устаткування;

- мінімізація часу пролежування заготовок;

- мінімізація кількості переналагоджень устаткування;

- зниження цехової собівартості продукції та напівфабрикатів;

- мінімізація обсягів незавершеного виробництва;

- мінімізація витрат щодо міжопераційного збереження;

- комбіновані критерії.

З погляду точного планування виробництва на підприємствах, інтерес представляють системи класів APS (Advanced Planning & Scheduling Systems) і MES (Manufacturing Execution Systems).

APS- системи, що з'явилися на ринку в середині 90-х років XX ст., є вже безпосереднім інструментом планування робіт на підприємстві. Така абревіатура на практиці має різне трактування: "оптимізоване виробниче планування", "удосконалене планування", "поліпшене планування", "розширене планування", "оптимізоване та синхронне планування", "точне планування", "оперативне планування" тощо.

Горизонт планування в APS рідко конкретизується: зміна, тиждень, місяць, до - півроку. Але для APS- систем період планування визначається гранично просто, виходячи з основного завдання виробничої системи. Тривалість обрію планування в APS- системах - це завжди різниця у часі між моментами видачі найбільш далеких замовлень із усього "портфеля" замовлень підприємства і поточною датою, оскільки з появою нового замовлення та відповідному перерахуванні всього розкладу треба визначити не тільки термін його виготовлення, але й можливість дотримання терміну виконання замовлень, що почали виконуватись.

Таким чином, модуль APS надає широкі можливості планування потреби у матеріалах на різний період та етапи циклу планування (оперативний рівень не є виключенням). Використання цього модуля як основи при розробці рішення для автоматизації оперативного виробничого планування обумовлено наступними його перевагами.

1. Можливість одночасного обліку виробництва продукції та руху матеріальних потоків згідно з попередньо вибудуваними ланцюгом поставок, масштаб яких може варіювати від внутрішньоцехового й міжцехового рівня до рівня взаємодії підприємства з усіма його зовнішніми постачальниками та суміжниками.

2. Можливість проводити наскрізне планування з урахуванням різних типів виробництва (одночасний облік як безперервного, так і дискретного виробництва).

3. Облік обмежень щодо виробничих потужностей відносно кожної одиниці цехового устаткування.

4. Можливість проводити розрахунок за, так званому, "вузькому місцю" (ураховуються тільки гостродефіцитні ресурси).

5. Облік стандартних технологічних обмежень, встановлених у нормативній системі на продукцію (наприклад, суворе дотримання хронології виробничих завдань щодо напівфабрикат і готову продукцію).

6. Можливість здійснювати перепланування при виникненні випадкових подій збою устаткування, браку продукції та сировини, зривів поставок сировини тощо. Обмежується тимчасовими витратами розрахунку розкладу для конкретного цеху або підприємства.

7. Зручний інтерфейс користувача.

Однак у стандартній функціональності модуля APS існує ряд обмежень, що не дозволяють ефективно використовувати його для автоматизації процесів оперативного планування шляхом простого настроювання базового програмного забезпечення:

1) відсутня можливість обліку специфічних галузевих обмежень. Як правило, застосування стандартних настроювань не вирішує повністю проблем галузевої специфіки;

2) обмежений набір критеріїв якості планування (максимальний оборот запасів; максимальний плановий прибуток; максимальна доставка в строк). Для реального виробництва цього явно недостатньо. Крім того, всі критерії мають економічний характер, і немає жодного, так званого, цехового критерію;

3) набір визначених числових показників плану, закладених в APS, не повністю покриває перелік можливих критеріїв для процесу оперативного планування. Тобто значення не всіх обраних показників може бути розраховане чисельно (особливо актуально для цехових і комбінованих критеріїв);

4) неможливо простежити процес одержання рішення, алгоритм розрахунку розкладу представлений бінарним кодом, який розробляється сторонньою компанією. Виправлення алгоритму неможливе.

Вирішити завдання підвищення якості оперативного виробничого планування допомагають системи автоматизації нового покоління. До них традиційно відносяться, насамперед, системи класу MES (Manufacturing Execution System).

На відміну від систем класів ERP (які використовуються не тільки при прийнятті логістичних, але й інтегрованих виробничих питань) та APS, MES- системи є предметно-орієнтованими: для машинобудування, деревообробки, поліграфії та інших галузей. Тому вони максимально повно відбивають особливості технології конкретних виробничих процесів і найчастіше містять у собі розвинені засоби підтримки технологічної підготовки того або іншого типу виробництва.

Використання MES для описуваної проблематики можливо та, як правило, доцільно, однак при цьому необхідно окремо проводити аналіз застосування конкретної MES для певного підприємства.

Використовуючи дані рівнів планування і контролю, MES-системи управляють поточною виробничою діяльністю відповідно до замовлень, які надходять у виробничу систему, вимогами конструкторської та технологічної документації, актуальним станом устаткування, досягаючи при цьому цілі максимальної ефективності та мінімальної вартості виконання виробничих процесів.

Чим відрізняються MES-системи від APS-систем і чому вони перебувають на різних рівнях інформаційної структури? Перші реалізують оперативне планування і, оперуючи точною інформацією про технологічні процеси, відповідають на запитання: як у заданий строк та у заданій кількості забезпечити випуск продукції, а другі - орієнтовані на об'ємне планування, тобто відповідають на запитання: коли і скільки продукції повинно бути виготовлено? Але все-таки головна їхня відмінність полягає в тому, що MES-системи, які працюють винятково з виробничою інформацією, дозволяють скорегувати або повністю перерахувати план впродовж робочої зміни стільки разів, скільки це необхідно. В APS-системах через великий обсяг адміністративно-господарської та обліково-фінансової інформації, що безпосереднього впливу на процес не робить, перепланування може здійснюватися не частіше одного разу за добу.

MES-системи дозволяють оптимізувати виробництво та зробити його більш рентабельним за рахунок швидкої реакції на події, що відбуваються, і застосування математичних методів компенсації відхилень від планових завдань.

Для вирішення завдання оперативного планування в MES-системах будується динамічна комп'ютерна модель виробництва, за допомогою якої реалізується безперервне імітаційне моделювання руху матеріальних потоків усередині цеху відповідно до технологічних маршрутів. Виробничий розклад наочно описується діаграмою Ганта, де кожну операцію відображає відрізок прямої, довжина якого пропорційна її тривалості. Ці відрізки, іменовані лініями Ганта, розташовуються напроти інвентарних номерів основного технологічного устаткування у послідовності, що відповідає розкладу.

Убудований механізм диспетчеризації виробництва забезпечує своєчасне доведення інформації про здійснювані дії, події та відхилення від показників складеного оперативного плану. Виробничий розклад підтримується в оптимальному стані за рахунок безперервної компенсації відхилень методом корекції або повного перерахунку.

У результаті всі процеси, що відбуваються у цеху, стають керованими, досягається "прозорість" та визначеність матеріальних потоків виробництва відповідно до вимоги прийнятих стандартів.

Для обчислення реальної собівартості продукції необхідно проводити детальний фінансово-економічний аналіз виробництва. У MES-системах будується точна динамічна модель виробництва, що забезпечує докладну калькуляцію поточних витрат як у зв'язку з конкретними робочими місцями, так й у розрізі окремих виконуваних замовлень.

Застосовуваний у MES-системах апарату розрахунку виробничих розкладів дає можливість урахувати взаємозв'язок всіх елементів оперативного плану, забезпечити вибір альтернативних технологічних маршрутів, а також адаптувати управління матеріальними потоками у відповідності до поточного замовлення.

Слабкість більшості систем автоматизованого планування (ERP, APS) полягає у тому, що ресурси виробництва оцінюються орієнтовно або взагалі вважаються невичерпними. Розбиваючи замовлення на частини і розраховуючи дату початку їхнього виготовлення, ці системи, на жаль, не враховують доступність ресурсів у конкретний момент часу. Адже абстрактна наявність ресурсу зовсім не означає його доступність для виконання кожного замовлення у певний момент часу. Таким чином, розклад, складений без урахування інформації про фактичний стан ресурсів виробництва, не відповідає дійсності та не може бути виконаний.

Одним з основних принципів, покладених в основу розглянутих систем, є принцип кінцевого планування ресурсів. Суть даного принципу полягає у тому, що ресурси (як основні, так і додаткові) завжди обмежені, тому виконання робіт планується тільки тоді, коли достеменно відомо, що ресурси доступні. Так, крім незапланованого виходу устаткування з ладу і впливу інших непередбачених чинників, що змінюють доступний обсяг ресурсів виробництва, у цехах існує регламент проведення профілактичних ремонтів устаткування (див. практичне заняття №3).

За допомогою МББ- системи можна змоделювати поточну ситуацію, програти кілька сценаріїв її розвитку і домогтися такого розкладу, при якому профілактичний ремонт устаткування мінімально позначиться на своєчасності виконання плану.

Світовий досвід показав високу ефективність таких систем, що має вираження у значному поліпшенні фінансових показників підприємств. Зазначимо деякі з них:

- на 15% підвищується продуктивність;

- на 45% збільшується коефіцієнт завантаження устаткування;

- на 30% зменшується обсяг незавершеного виробництва;

- на 40% знижуються обсяги матеріально-виробничих запасів;

- на 60% поліпшується дотримання строків поставки.

Размещено на Allbest.ru