Тема 5. Оперативное планирование и управление материальными потоками в производстве.

В процессе планирования и управления производством должно быть достигнуто строгое взаимодействие органов управления на всех стадиях производственного процесса (от получения сырья до реали­зации продукции) с целью выполнения плана поставок готовой продукции в необходимом количестве, нужного качества, в нужное время и место с минимальными совокупными затратами.

В основе оперативного планирования и управления лежит производ­ственная программа, в рамках которой разрабатываются детализирован­ные плановые задания для каждого производственного подразделения (цеха, участка, рабочего места) на определенный период времени. В рамках производственной программы также осуществляется текущее руководство и конт­роль производственного процесса.

Оперативное планирование и управление производством по сфере дей­ствия и соподчиненности подразделяется на два уровня: межцеховое (на уровне предприятия) и внутрицеховое (на уровне цеха).

Межцеховое оперативное планирование и управление позволяет согласо­вывать деятельность производственных цехов предприятия по узловой сбор­ке, изготовлению деталей и изделий.

Координация деятельности на данном уровне позволяет распределить годовую и квартальную производственную программу предприятия во времени и по производственным подразделениям, с тем, чтобы месячная программа каждого цеха и участка соответствовала их пропускной способности и согласовывалась со сроками комплектации и сдачи готовой продукции на склад.

На межцеховом уровне разрабатываются производственные задания цехам и участкам основного, вспомогательного и обслуживающего производств на короткие отрезки времени в виде программ и графиков с указанием сроков запуска-выпуска продукции, при этом рассчитываются: данные о загрузке и пропускной способности оборудования и календарно-плановые нормативы.

На уровне внутрицехового оперативного планирования и управления месячная производственная программа цеха распределяется по дням и по рабочим местам, согласованно с работой участков и рабочих мест основ­ного и вспомогательного производств, а также с учетом их полной загруз­ки и достижения сокращения производственного цикла изготовления ко­нечного изделия.

На внутрицеховом уровне разрабатываются сменно-суточные задания, в кото­рых указываются номенклатура и количество изделий, подлежащих изго­товлению в предстоящие сутки. На уровне рабочих мест разрабатываются рабочие наряды, в которых указываются шифр изделий, их количество, наименование операций и норма времени. Основой планирования служат различные системы опе­ративно-календарных расчетов, включающие: определение планово-учетной единицы (первичного объекта производ­ства); календарно-плановых нормативов (расчетных показате­лей моделирования производства); оформление плановой и учетной документации.

В соответствии с планово-учетной единицей выделяют несколько ос­новных систем оперативно-календарных расчетов, которые зависят от производственных условий и в основном от типа производства .

Практика показала, что типовые системы оперативно-календарных расче­тов (кроме подетальной для поточного производства) имеют, к сожалению, массу недостатков. Основным недостатком является игнорирование увязки движения предметов труда с загрузкой рабочих мест во времени. Это приводит к воз­никновению «узких мест» в производстве при попытке следования разрабо­танным календарно-плановым нормативам. Данные нормативы при всей своей необходимости не отражают объективных законов хода производст­венного процесса и опираются лишь на статичное представление о нем [Аникин].

Более совершенная система оперативно-календарных расчетов носит название маршрутной системы , планово-учет­ной единицей которой является маршрутный комплект деталей (одного или нескольких заказов), изготовляемый на одном предметно-замкнутом участке по типовому технологическому маршруту. К календарно-плано­вым нормативам данной системы относится совокупность показателей: комплектность загрузки оборудования; размер серии изделия; очеред­ность запуска изделий; длительность производственного цикла; маршрут­ный комплект деталей и т. д.

Наиболее характерным для оперативного планирования является использование следующего ряда мето­дов плановых расчетов производства: календарный метод (аналог MRP I), объемно-календарный метод (используемый в концепциях MRP II и ERP) и объемно-динамический метод.

. Именно в такой последовательности и происходило развитие методов планирования и управления производством: с середины 1950-х гг. начинают использовать на практике метод MRP I вплоть до 1970-х гг., когда в практику начала внедряться новая концепция MRP II, в рамках которой сейчас реализуется объем­но-календарный метод.

Календарный метод планирования (КМ) предназначен для определе­ния конкретных сроков хода производства (запуска, выпуска изделий; опе­режений запуска, выпуска изделий, сборочных единиц относительно вы­пуска рассматриваемого изделия) каждого наименования выпускаемой продукции. Аналогом календарного метода планирования на Западе является метод планирования мате­риальных потребностей MRP I. Применяемый в нашей стране календарный метод планирования основывается на определении произ­водственного цикла изделия и используется для формирования месячной производственной программы [Аникин].

Объемно-календарный метод планирования (ОКМ) обеспечивает од­новременную взаимоувязку сроков и объемов производимых работ в про­изводственной системе с возможной пропускной способностью производ­ственных подразделений в целом на весь рассматриваемый временной период. Он сопровождается расчетами производственного цикла изделия и загрузки каждого производственного подразделения по видам работ и применяется при формировании месячных производственных программ.

Объемно-календарный метод планирования традиционно используется в системах MRP II — ERP. Обзор ин­формационных систем управления, построенных на базе концепций MRP II и ERP, приводится в следующих разделах данного учебного пособия.

Календарный и объемно-календарный методы планирования относят­ся к группе статичных методов, использование которых позволяет следо­вать календарно-плановым расчетам не более чем на 75%. т. е. 25% изде­лий и деталей не будут готовы к запланированным срокам. В свою очередь, объемно-динамический метод, использующий динамическое представле­ние о ходе производственного процесса (учитывающее объективные зако­номерности протекания производственного процесса), позволяет в полной мере спланировать сроки выпуска продукции с необходимой точностью. Календарный и объемно-календарный методы основаны на типовых системах расчетов.

Объемно-динамический метод (ОДМ) является наиболее совершен­ным из рассматриваемого ряда, поскольку основан на маршрутной системе оперативно-календарных расчетов. Данный метод позволяет одновремен­но учитывать сроки, объем и динамику производства работ в соответствии с запланированной номенклатурой выпуска и полнее использовать имею­щиеся производственные ресурсы (мощности), поскольку расчеты по дан­ному методу придерживаются объективных законов, а не упрощенных (усредненных) нормативов хода производственного процесса. Объемно-динамический метод среди других являет­ся наиболее перспективным и эффективным методом.

Календарный метод (стандарт системы MRP I)

Типовой календарный метод планирования MRP I состоит из ряда логи­чески связанных процедур, правил и требований, переводящих производственное расписание (план выпуска продукции) в последовательность тре­бований, синхронизированных по времени, и запланированных покрытий этих требований для каждой единицы материального ресурса, необходи­мого для изготовления изделия.

Задачами системы календарного планирования MRP I являются:

- отыскание длины совокупного производственного цикла изготовления изделия;

- расчета ка­лендарного времени опережения запуска в производство деталей или их закупки по отношению к срокам сборки сборочных единиц;

- определение зависимого спроса на детали и сборочные узлы;

- управление запасами не­завершенного производства;

- планирование производственных операций и корректировка по мере необходимости производственного расписания.

Таким образом, система MRP I решает три взаимосвязанные проблемы: что производить, в каком количестве и когда. Она строится на основе сформированного по заказам потребителей и на прогнозе рыночного спро­са производственного рас­писания, которое определяет сроки и объемы производства изделия (рисунок 11).

Рисунок 11 – Схема календарного планирования MRP I

Система календарного планирования MRP I последовательно определяет время и необходимое ко­личество материальных ресурсов для удовлетворения потребностей про­изводственного расписания. При этом используются следующие данные:

• о материальных ресурсах и спецификациях на изделие (состав изде­лия), содержащие всю требуемую информацию о номенклатуре и основ­ных параметрах сырья, материалов, компонентов, полуфабрикатов и т. п., которые необходимы для изготовления (сборки) изделия;

• о нормативных сроках изготовления каждого элемента или компо­нента изделия или длительности их производственного цикла;

• о нормах расхода материальных ресурсов на единицу изготавливае­мой детали, сборочного компонента и готового изделия;

• о наличных запасах материальных ресурсов

Сущность системы календарного планирования MRP I поясним на следующем примере создания конечной продукции в ходе осуществления соответствующего производственного цикла.

Пусть, процесс создания конечной продукции включает изготовление или закупку всех деталей (Д), сборку всех сборочных (Сб) единиц (узлов, агре­гатов, механизмов), сборку, отладку и контроль готового изделия (И). При этом предполагается, что различные детали изготавливаются одновремен­но, а длительность совокупного производственного цикла определяют по ведущей детали.

Тогда длительность производственного цикла для рассматриваемого изделия (ТЦПИ) может быть рассчитана по формуле:

, (10)

где ТЦВД — производственный цикл изготовления ведущей детали, т. е. у кото­рой он имеет максимальную продолжительность;

ТЦСК — производственный цикл сборки, отладки и контроля готового изделия.

Нормативный срок изготовления каждого компонента изделия и длительность производственного цикла окончательной сборки изделия определяются как время (ti). Структура производственного цикла изделия (И) определяется составом операций, необходимых для изготовления промежуточных компонентов, и связями между этими компонентами и соответствующими операциями.

Таким образом, состав операций зависит от номенклатуры деталей, сбо­рочных единиц, их количества и технологических процессов изготовления и сборки. Взаимосвязь операций и процессов предопределяется схемой изготовления изделия и производственными условиями. Схема изготовле­ния изделия (состав изделия) представляется в виде уровней построе­ния изделия, представленных на рисунке 12.

Итак, одно изделие И(1) состоит из сборочных единиц Сб-1, Сб-2, Сб-3 в количестве 2 шт., 1 шт., 1 шт. соответственно. Далее, одна сбо­рочная единица Сб-1 включает 3 шт. детали Д-1 и 1 шт. сборочной едини­цы Сб-4, которая включает 2 шт. детали Д-2, 1 шт. детали Д-3 и 1 шт. детали Д-3. Аналогично на схеме определяется состав и двух других сборочных единиц (Сб-2 и Сб-3). Количество каждого компонента для производства единицы детали верхнего уровня соответствует значениям, проставленным в скоб­ках при компонентах.

Рисунок 12 - Пример уровневого построения изделия

Далее выполняется расчет количества составных элементов для сборки изделия (И) в необходимом коли­честве (партия X единиц) и составляется таблица исходных данных . После чего в соответствии с данными по наличному запасу ресурсов zi, на каждый элемент i (изделие, сборочная единица, деталь) необходимо в расчетах скор­ректировать истинную (чистую) производственную или закупочную по­требность () :

, (11)

где - общая (полная) потребность.

Заранее определенные нормативы времени изготовления деталей, сбо­рочных единиц и сборки готового изделия или времени поставки компо­нентов от поставщика t_i влияют на общую продолжительность цикла изго­товления изделия и определяют расчетное опережение срока запуска в производство очередного компонента или момента заказа у поставщика необходимых материальных ресурсов.

Совокупные расчеты по календарному планированию позволяют построить цикловой график изготовления изделия (рисунок 13)

Данный цикловой график строится для условий, когда изготовле­ние изделия не лимитируется составом оборудования производствен­ных цехов и участков, что характерно для метода MRP I и является одним из его основных недостатков. В нем предполагается максимальное запараллеливание выполняемых работ, в связи с чем длительность цикла будет мини­мальной.

Рисунок 13 – Графическое изображение календарно-плановых расчетов

Вместе с тем условия производства и ограничения по ресурсам могут потребовать выполнения некоторых работ последовательно. К примеру, в силу каких-либо обстоятельств сборочные единицы Сб-1 и Сб-2 вынуждены собирать и отлаживать на одном и том же стенде, прежде чем они поступают на общую сборку. Тогда это приводит к необходимости смещения работ в календарном плане и к изменению циклового графика . Устранение данной проблемы потребовало применения объемно-кален­дарного метода, наиболее часто используемого в системах класса MRP II и ERP.

Объемно-календарный метод (MRP II и ERP)

Поскольку календарный метод MRP I не учитывает наличия ограниченных произ­водственных мощностей, то основным мо­ментом в его развитии было включение в новую схему MRP II (планирование производственных ресурсов) модуля планирования мощностей на межцеховом и внутрицеховом уровнях. Это позволяет сразу увидеть общую разбалансировку плана и более точно и эффективно осу­ществлять весь цикл планирования и оперативного управления производ­ством.

Упрощенная схема планирования производственных ресурсов (основа объемно-календарного планирования) представлена на рисунке 14.

Результатом расчетов по приведенной схеме является формирование обще­го объемно-календарного плана-графика по всему портфелю заказов пред­приятия. Задача его построения заключается во взаимном сочетании работ и сроков выполнения заказов с учетом пропускной способности производ­ственных мощностей. Объемно-календарный план строится в автоматизированном режиме путем последовательного нане­сения на график (по оси абсцисс которого отложено рабочее время, а по оси ординат — состав операций с соответствующим закрепленным за операцией числом рабочих мест) соответствующих упорядоченных ра­бот по отдельным операциям с фиксацией их длительности (трудоемко­сти).

Рисунок 14 - Схема планирования производственных ресурсов