Оперативное управление производством

ЛЕКЦИЯ 9

Оперативное управление производством

Практически во всех базовых системах можно встретить две обо­собленные подсистемы для оперативного управления производством. Первая предназначена для мелкосерийного и индивидуального про­изводства, организованного по технологическому принципу (process-focused factories), а вторая — крупносерийного и массового — про­изводства, организованного по предметному принципу (product-focused factories).

В мелкосерийном и индивидуальном производстве обычно при­меняются системы «с проталкиванием». На рис. 16 показано, что импульсом к началу работ по оперативному управлению стано­вятся результаты работы задачи определения материальных по­требностей, доведенные до определения партий и сроков запуска заказов, необходимых для обеспечения графика выпуска продук­ции.

На основе этой информации управленцы получают возможность составлять ежедневные графики работ и принимать другие опера­тивные решения цехового уровня, которые включают определение очередности выполнения заказов на уровне рабочих мест (участков, обрабатывающих центров), закрепление заказов за единицами обо­рудования внутри участков и управление ходом производства на цеховом и более глубоких уровнях.

В ходе оперативного управления выполняются следующие дей­ствия:

Рекомендуемые материалы

1. Каждому заказу приписывается приоритет, который опреде­ляет относительную важность заказа. Это позволяет задать очеред­ность обработки заказов в участках.

2. Выдаются диспетчерские списки (dispatching list) для каждо­го участка. В диспетчерских списках задается следующая информа­ция: перечень заказов, приоритеты, сроки выпуска заказа из участ­ка. Иногда диспетчерские списки формируются только для отстаю­щих позиций.

3. Постоянно корректируется информация о запасах незавершен­ного производства (work-in-process inventory). Определяются следу­ющие параметры: местонахождение каждого заказа и количество предметов в нем; передачи заказов между участками; уровень брака; количество изделий, требующих доработки; размеры дефицита по заказу.

4. Обеспечивается управление запуском-выпуском по всем уча­сткам. Это возможно на основании информации о передачах работ между участками.

5. Ведется учет производительности и загрузки оборудования и персонала на каждом участке.

Управление по запуску-выпуску является ключевым видом дея­тельности в оперативном управлении, позволяющем выявить неэффективное использование - мощностей, их перегрузку, сбои в ходе Производственного процесса в рамках участков.

В ходе управления по запуску-выпуску можно определить, были ли трудоемкости работ на входе и на выходе одинаковы, если мощ­ность участка была равна плановой. Если на участок поступил слиш­ком большой объем работ по сравнению с мощностью, это может Привести к росту объема незавершенного производства. Когда на участке скапливается слишком большое количество работ, это при­водит к нарушениям производственного процесса не только на дан­ном участке, но и на последующих. Напротив, если входной поток работ слишком мал, это приводит к низкой загрузке и простоям персонала.

Целям координации графиков участков служат диаграммы Гантта. Они обычно используются для визуального представления ра­бот, которые выполняются на каждом участке. На рис. 17 показан пример диаграммы Гантта для цеха, состоящего из пяти участ­ков.

Сочетание управления запуском-выпуском и диаграмм Гантта обеспечивает управленцев систематической информацией для ко­ординации потоков работ между участками.

Рис. 16

Следующий важный момент в оперативном управлении — зада­ние приоритетов для работ на участке. Практическое решение зада­чи оперативно-календарного планирования заключается в приме­нении правил приоритетов.

Широко применяются следующие правила приоритетов:

1. Первый пришел — первым обслужен (First-come first served (FCFS)).

2. По наименьшему времени выполнения (Shortest processing time (SPT)).

3. С наиболее ранней требуемой датой выполнения (Earliest due date (EDD)).

4. Критическое число (Critical ratio (CR)). Первой выполня­ется работа с наименьшим критическим числом, которое представляет собой отношение времени до требуемой да­ты выпуска к общему оставшемуся времени выполнения работы.

5. Наименьшие затраты на переналадку (Least changeover cost (LCC)). Очередность выполнения работ определяется на основе анализа общих затрат на переналадку между этими ра­ботами.

Опыт использования правил предпочтения показал, что не су­ществует какого-либо одного правила, приводящего к наилучшим результатам по всем критериям и при всех условиях.

 Один из подходов к построению системы оперативно-календар­ного планирования заключается в следующем. Сначала для репре­зентативной выборки работ моделируют расписание с помощью различных правил приоритетов. По результатам моделирования от­бирают наиболее удачное правило с точки зрения наиболее важного критерия. С этого момента найденное правило становится составной частью системы оперативно-календарного планирования.

Наиболее часто применяемый критерий при оценке расписаний работ — длительность совокупного производственного цикла. Ми­нимизация этого показателя удовлетворительно коррелирует с зада­чами минимизации затрат на производство и максимизации загруз­ки оборудования. В общем случае эта задача для п работ, выполняе­мых на т участках (рабочих центрах, станках). Эта задача не имеет точного решения. Как правило, для ее приближенного решения при­меняют такие правила, как SPT, CR, EDD.

Рис. 17

Управление материальными ресурсами и снабжением

В рамках производственного процесса существует материальная система, которая охватывает все материальные ресурсы, участвующие в производственном процессе, начиная от находящихся у поставщиков и заканчивая отправленными заказчику.

Процесс управления охватывает все виды материальных пото­ков, существующих на стадиях снабжения, производства, хране­ния, отгрузки и распределения готовой продукции. На рис. 18 пока­заны связи между системами планирования потребностей в матери­альных ресурсах и управлением материальными ресурсами.

Материальное управление в различных системах может отличать­ся, но, как правило, включает управление закупкой, логистиками, хранением, темпом выполнения операций.  Наиболее часто встречаются следующие функции по управле­нию закупками:

1. Ведение баз данных о поставщиках. Здесь содержится информа­ция о поставщиках, их настоящей и будущей продукции, качестве продукции и ценах.

2. Отбор поставщиков для каждого вида материальных ресурсов. Отбор выполняется на основе анализа поставщиков.

3. Заключение контрактов с поставщиками. В контракты обычно включаются такие условия и требования, как цена, платежи, скид­ки, график поставки, качество, условия эксплуатации, условия оплаты.

4. Обеспечение связи всех подразделений фирмы с поставщиками.

5.Основными документами, с которыми работает отдел заку­пок, являются: материальная спецификация (material specification), заявка на закупку (purchase requisition), запрос о ценах (request for quotation), заказ на закупку (purchase order). Эти и многие другие документы формируются на ЭВМ.

Логистикой называют управление движением материальных ре­сурсов внутри предприятия, отгрузкой материалов от поставщика и отгрузкой готовой продукции заказчику.

Управление осуществляется следующими процессами:

1. Выгрузкой материала из транспортного средства и размещени­ем его во входном складе.

2. Перемещением материала из входного склада к месту входного контроля.

3. Перемещением материала от места входного контроля к месту хранения и его пребывания там, пока он не понадобится.

4. Отпуском материала со склада и подачей его к месту использо­вания в производстве.

5. Перемещением материала между операциями.

6. Перемещением готовой продукции после окончательной сбор­ки в склад готовой продукции.

7. Отпуском готовой продукции и передачей ее на упаковку и отгрузку.

8. Перемещением готовой продукции на грузовую площадку.

9. Загрузкой готовой продукции в транспортное средство на гру­зовой площадке.

С логистикой тесно связаны методы управления хранением мате­риалов и продукции от момента получения от поставщика до мо­мента отгрузки заказчику.

Рис. 18

Под хранением материалов на складе (warehousing) понимают комплекс функций, включающих помещение в склад, размещение внутри склада, заказ на отпуск и инвентаризацию. Эти функции выполняются для всех видов материальных ресурсов от материалов и полуфабрикатов до готовой продукции.

Как правило, в дискретном производстве материалы сначала прибывают на склад, где фиксируется их попадание в запасы. За­тем по заявкам на отпуск (stock requisition), которые исходят от производства, они подаются в назначенное время в требуемое место.

В ходе хранения изменение состояния материального ресурса отмечается в виде записей в базе данных (stock record). Отдельные позиции, для которых делаются отдельные записи, называются еди­ницами хранения (stock-keeping unit (SKU)). В ходе инвентариза­ции все записи обрабатываются, что дает возможность определить наличие, приход, расход и другие изменения, которые влияют на баланс единиц хранения. Кроме того, записи могут отражать ожи­даемые поступления, обещанные к отпуску или распределенные единицы хранения, даже если последние находятся все еще в за­пасах.

Многие фирмы сегодня используют компьютерные системы с непрерывной инвентаризацией (perpetual inventory-accounting system), в которых записи обрабатываются в реальном времени. В этих запи­сях, однако, могут быть ошибки, и для того, чтобы компенсировать их воздействие, в системы включаются режимы периодических под­счетов (cycle counting).

Периодичность подсчетов может быть различной: при достиже­нии точки заказа, при поставке, через определенный временной интервал. Все материалы в зависимости от их ценности делятся на три группы — А, В, С. Для каждой группы может быть установлена своя периодичность. В ходе производства возникают ситуации, тре­бующие корректирующего воздействия типа ускорения (expediting) или замедления (de-expediting) прохождения заказов через систему управления материальными ресурсами. Многие прикладные систе­мы содержат в своем составе процедуры и функции, обеспечиваю­щие адаптивность, которая заключается в изменении скорости про­хождения заказов.

Системы типа ERP активно применяются также для решения задач оптимизации маршрутов перевозок, оптимизации загрузки транспортных средств, обеспечения связи между участниками про­цесса транспортировки и отправителями, формирование планов отгрузки продукции и запасных частей. Одна из тенденций совре­менных ERP-систем -- интеграция систем управления логистикой, транспортировкой и распределительными системами.

Новые идеи и методы в ERP

Развитие идей, методов и средств управления производственны­ми системами привело к появлению систем нового поколения, по­лучивших название «продвинутых систем управления» (Advanced Planning and Scheduling System — APS). Их нельзя рассматривать ис­ключительно как новые информационные технологии. Напротив, новые технологии в них используются для реализации новых мето­дов организации и управления производством.

На протяжении 1994—1996 гг. рынок систем ERP развивался вы­сокими темпами. Объем продаж возрастал примерно на 40% в год. Такие темпы считаются необычайно высокими в любой отрасли. В то же самое время объем продаж APS-систем возрастал вдвое бы­стрее. Начинает проявляться тенденция к фундаментальному изме­нению тех концепций управления, на которых строятся современ­ные системы ERP. Многие их этих концепций входят в противоре­чие с требованиями к управлению в динамичных производственных системах. Заказчикам продукции требуются как можно меньшие дли­тельности выполнения заказов в сочетании с высокой точностью выдерживания сроков. Часто эти требования измеряются уже не днями или неделями, а часами и минутами. Кроме того, все отчетливее проявляется такое требование к системам управления, как сочета­ние массового характера производства с индивидуальным исполне­нием изделий (mass customization).

Можно выделить следующие направления, в которых соверша­ется переход от ERP к APS:

• повышение степени детализации при планировании мощнос­тей, что позволяет принимать более обоснованные плановые решения;

• появление новых информационных технологий, позволяющих одновременно повысить степень детализации и решать в ре­альном времени задачи анализа и моделирования;

• включение в системы специальных средств, которые приспо­соблены к работе высшего звена;

• рассмотрение задач с одновременными ограничениями на до­ступные материальные ресурсы и мощности;

• формирование плановых решений одновременно для многих заводов;

• улучшение обратной связи в виде задач учета фактического состояния процессов за счет повышения точности и опера­тивности;

• широкое применение методов оптимизации плановых решений;

• динамический подход к ведению информации о производ­ственных циклах.

Обычно системы APS представляют собой объединение четырех взаимосвязанных процессов. Во всех четырех процессах довольно часто используются одни и те же подходы к планированию, но входные данные и ограничения отличаются. На рис. 19 показаны четыре шага Модели APS.

Рис. 19

Планирование производственной цепочки (Supply Chain Plan­ning — SCP) — это высший уровень системы планирования. Подход к планированию предполагает учет необходимых факторов как внут­ри, так и вне предприятия. Могут включаться такие внешние факто­ры, как мощности смежников и поставщиков, уровень спроса со стороны покупателей продукции, варианты организации транспор­тировки.

С помощью SCP вырабатываются допустимые планы с учетом ограничений на производственные мощности по всей производствен­ной цепочке. Цель данного шага заключается в обеспечении коорди­нации планов и графиков, базирующихся на использовании этих ресурсов.

Планирование деятельности предприятия состоит в том, что биз­нес-планы, производственные мощности и материальные ресурсы оптимизируются с целью удовлетворения рыночного спроса или спроса отдельных заказчиков. На этом уровне рассматриваются ос­новные производственные ресурсы и материальные потребности и вырабатывается допустимый план, который затем улучшается с уче­том других ограничений и целей предприятия. В 'качестве ограниче­ний обычно рассматриваются мощности производства и распреде­лительной сети, доступность материальных ресурсов и других наи­более важных ресурсов, а в качестве целей — степень удовлетворе­ния спроса заказчиков, прибыль, уровень запасов и т. п. Вообще, этот шаг объединяет и оптимизирует выполнение функций, тради­ционно выполняемых модулями ERP верхнего уровня (бизнес-планирование, планирование производства, формирование графика выпуска продукции, расчет потребностей на производственную про­грамму).

Используя полученный ранее план работы предприятия как вход­ной, модуль производственного планирования (Production Schedul­ing) имеет дело с доступными материальными ресурсами, детали­зированной информацией о мощностях и информацией о состоя­нии хода производства для того, чтобы решать задачу календарного планирования, имея главной целью выполнение сроков заверше­ния заказов. В ходе производственного планирования, которое име­ет календарный характер, используются те же самые цели и ограни­чения, что и на предыдущем уровне, но и информация более дета­лизирована. Материальные ресурсы привязаны к конкретным опе­рациям, на которых они используются, чтобы повысить точность определения краткосрочных материальных потребностей. Производ­ственное планирование выполняет также функцию регулирования для более высокого уровня с тем, чтобы скорректировать сроки и количества при реализации материальных потребностей внутри пред­приятия и от смежников.

Оценка возможности выполнения (available-to-promise — АТР) — это средство обеспечения функционирования трех предыдущих уров­ней. Она специально введена в систему, чтобы повысить точность определения обещаемых заказчикам дат выполнения заказов. При решении этой задачи используется информация из имеющегося про­изводственного плана, а также о ресурсах, необходимых для произ­водства уже имеющихся, но не включенных в план заказов. Новая концепция вычисления АТР в реальном времени, то есть на основе не статического, а динамически скорректированного производствен­ного плана, иногда называется задачей о возможности выполнения заказов на основе доступных мощностей (capable-to-promise или capacity-to-promise — СТР).

Системы APS представляют собой сегодня скорее обобщенную модель и модули, чем интегрированные продукты. Они используют­ся совместно с уже имеющимися системами планирования.

В современных системах APS применяется широкий спектр алго­ритмов оптимизации.

Наиболее часто встречаются следующие подходы.

Линейное программирование. Задача оптимизации решается для линейной целевой функции при линейных ограничениях и ограни­чениях на переменные.

Алгоритмы типа случайного поиска. Группа методов, основанная на принципе генерирования, анализа и отбора лучшего варианта плана. При этом лучший текущий план может явиться для следующей итерации базовым, в окрестности которого будет продолжать­ся поиск.

Алгоритмы, основанные на теории ограничений. Теория ограниче­ний представляет собой подход к календарному планированию, в котором сначала строится план для «узкого места» в системе, а за­тем от него для всех остальных элементов системы.

Эвристические алгоритмы. Развитая группа методов, доступная благодаря мощности современных ЭВМ. Это, как правило, алгорит­мы неслучайного поиска, которые заключаются в просмотре пере­менных в положительном и отрицательном направлении с целью улучшить план. При этом активно используется специфика задачи. Одна из особенностей реализации эвристических алгоритмов: фир­мы-производители систем APS часто продают их в виде «черных ящиков», не раскрывая их содержания.

Моделирование и поддержка принятия решений — это одно из основных средств подхода APS, особенно тех, которые ориентиро­ваны на планирование верхнего уровня.

Практически все APS-системы обладают возможностями моде­лирования. Диапазон возможностей широк — от ведения многочис­ленных копий планов для пошагового сравнения до возможности анализа затрат для различных планов. Многие программные систе­мы имеют встроенные панели, которые отображают результаты оп­тимизации и организуют их передачу для имитационного моделиро­вания.

Потенциал систем APS в области моделирования далеко не ис­черпан. Сейчас они ориентированы в основном на поддержку при­нятия тактических решений, связанных с появлением новой про­дукции или новых заказов. Потенциальные возможности распрост­раняются на решения стратегического характера, такие, как строи­тельство новых заводов, объединение предприятий, поведение рынка.

Сегодня многие фирмы-разработчики включают модули APS в ядра своих систем типа ERP или вступают в кооперацию с ведущи­ми производителями.

Некоторые особенности развития

Таким образом, концепции MRPII/ERP постоянно эволюцио­нируют и совершенствуются. В каждый момент времени в них можно выделить, условно говоря, три слоя.

В первом слое находятся те методы и средства, которые провере­ны практикой и закреплены в виде стандартов. В США существует система стандартов, которая поддерживается государством, в част­ности Министерством обороны. В этих стандартах сформулированы требования к информационным системам фирм, выполняющих государственные заказы. В результате на стадии заключения контракта повышается уверенность государства в разумном расходовании бюд­жетных средств, а на стадии его выполнения осуществляется все­сторонний контроль за сроками выполнения и фактическими затра­тами. В качестве примера можно упомянуть правительственный до­кумент «Требования к системам управления материальными про­цессами» (Material Management and Accounting System — MMAS).

Стандарты в первую очередь определяют требования к функци­ональной насыщенности систем управления, методам и результа­там получения отчетности о финансовом состоянии контрактов. Фирмы — производители базовых систем тщательно следуют этим стандартам. Именно по этой причине сравнительный анализ раз­личных базовых систем (особенно крупномасштабных) может по­требовать значительных усилий, поскольку на первый взгляд фун­кциональные возможности практически не отличаются.

Рекомендация для Вас - 5. Профессиональные системы и технологии.

Второй слой составляют достаточно устойчивые, часто приме­няемые методы и приемы, которые, однако, не носят обязательно­го характера. Эти методы и приемы можно обнаружить при более глубоком анализе функциональных структур. В качестве примеров можно привести методологию скользящего планирования в MPS/ MRP, алгоритмы образования партий в MRP, правила приоритетов в SFC и многое другое.

Этот слой, жестко не регламентируемый, тем не менее пред­ставляет собой довольно стройную систему взаимосвязанных идей и методов. Главная роль в поддержании этой части концепций MRPII/ ERP принадлежит, безусловно. Американскому обществу управле­ния производством и запасами (APICS), основанному в 1957 г. Се­годня APICS объединяет около 70 000 специалистов из многих стран мира, представляющих около 20 000 компаний. В их числе примерно 500 компаний США, работающих в области систем MRPII/ERP. Среди направлений деятельности APICS — распространение инфор­мационных материалов; оповещение о публикациях и проектах в области образования и переподготовки; реализация двух программ сертификации специалистов — по управлению производством и за­пасами (CPIM) и интегрированными ресурсами (CIRM); проведе­ние очных и заочных конференций. APICS периодически издает тол­ковый словарь «APICS's Dictionary», который содержит сотни тер­минов, относящихся к MRPII/ERP, и способствует унификации терминологии. Этот момент исключительно важен, особенно для потенциальных пользователей в России на стадии анализа и выбора базовой системы. Значительный интерес представляют имеющиеся в Internet рекомендуемые APICS списки литературы по различным вопросам MRPII/ERP. Действует гибкая система членства в APICS, предусматривающая четыре вида членства — для корпораций, спе­циалистов, учащихся университетов и колледжей, пенсионеров. Внутри APICS выделена группа, специализирующаяся в области управления сложными отраслями промышленности (CI SIG), таки­ми, как аэрокосмическая и оборонная.

К третьему слою идей и методов MRPII/ERP следует отнести то новое, что вносят в свои базовые системы фирмы — производители программных продуктов. Реализованные на их основе новые инфор­мационные технологии представляют собой «know-how» фирм-раз­работчиков. Как правило, именно в этом слое можно обнаружить значительные отличия продуктов различных фирм. Некоторые из но­вых технологий в состоянии оказывать серьезное влияние на эф­фективность построения крупных информационных систем. К ним относится, например, «Система динамического моделирования» (Dynamic Enterprise Modeling — DEM) фирмы BAAN, которая пред­ставляет собой проблемно-ориентированную CASE-технологию про­ектирования систем управления предприятиями.

Видное место среди идей и методов систем MRPII/ERP принад­лежит специально разработанным методикам внедрения систем. Ана­лиз литературы и опыт общения со специалистами различных фирм показывают, что на сегодняшний день сложилось устойчивое пред­ставление о том, в какой последовательности и какими методами следует внедрять системы типа MRPII/ERP. Тщательное планирова­ние проектов по внедрению, организация деятельности коллекти­вов, упор на переподготовку персонала всех уровней (особенно выс­шего уровня) — вот далеко не полный перечень условий достиже­ния положительных результатов. Этой работой занимаются сотни консалтинговых фирм различного масштаба, университеты, бизнес-школы.

Наличие мощной инфраструктуры и методологии построения систем способствует достижению высокого уровня эффективности при внедрении систем управления типа MRPII/ERP на промыш­ленных предприятиях. По некоторым оценкам, внедрение подобных систем способно привести к сокращению запасов до 30%, росту производительности труда до 25%, возрастанию количества зака­зов, выполненных в срок, до 20%.