Эволюция подходов к производственному планированию в АСУ промышленных предприятий (от MRP к APS)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эволюция подходов к производственному планированию в АСУ промышленных предприятий (от MRP к APS)

Малахов М.Н.

The lead analysis has shown that it is possible to track the certain evolution of approaches to industrial planning at the industrial enterprises. Primary lacks of the first methodology and their further overcoming are considered here. This clause contains the analysis of concepts MRP, CRP, JIT, MRP II, …. The resulted analysis helps to define system of planning demanded to the enterprise.

Для успешного функционирования в современной экономике и конкурентоспособности промышленное предприятие должно использовать автоматизированную систему управления (АСУ). АСУ предприятия состоит из нескольких модулей, основополагающим среди которых является модуль планирования. Это подтверждается тем, что большинство существующих на рынке коммерческих АСУ названы по имени модуля планирования.

Поскольку выбор подхода к производственному планированию очень важен для оптимального функционирования предприятия, в данной статье рассмотрены методологии планирования производства в их развитии, приведены недостатки и преимущества. Но выбор конкретного решения зависит не только от методологии автоматизированного планирования, а, в первую очередь, от характера производственной деятельности предприятия, а также его финансовых возможностей. Все рассмотренные подходы не являются независимыми, а в процессе доработки дополняют друг друга, устраняя недостатки предыдущих методов.

Методология MRP (Material Requirement Planning) разрабатывалась в 60-х годах под влиянием целого комплекса факторов. Послевоенное оживление экономики поставило задачу эффективного управления себестоимостью продукции. В ответ на это активизировались исследования в области математической экономики, которые столкнулись не только с методологическими трудностями, но и с техническими проблемами: нужно было за разумное время уметь учитывать огромное множество параметров. С развитием вычислительной техники эти проблемы были преодолены. В результате появились первые автоматизированные системы планирования - системы планирования материальных ресурсов, MRP-системы.

Проблема наличия необходимых материалов и комплектующих в нужное время, в нужном месте и в нужном количестве особенно актуальна для массовых сборочных производств, где простои конвейера недопустимы. Именно под такие производства и разрабатывалась методология MRP и соответствующие программные решения.

Методология MRP служит для реализации следующих целей:

- минимизировать запасы на складах сырья и готовой продукции;

- оптимизировать поступление материалов и комплектующих в производство и исключить простои оборудования из-за не прибывших вовремя материалов и комплектующих.

Как и всякая компьютерная программа, MRP-система обменивается с окружающей средой входной и выходной информацией, укрупненный алгоритм взаимодействия MRP-модуля представлен на рисунке 1.

Для работы MRP-модуля требуются три группы входных данных.

Основной производственный план-график (объемно-календарный план, Master Production Schedule - MPS) - документ, в котором расписано, сколько единиц конечного изделия будет производиться в каждый плановый период отрезка планирования.

Данные о состоянии запасов (книга учета запасов, Inventory Status File) - документ, максимально полно раскрывающий информацию о каждой учетной единице сырья, материалов, комплектующих, конечных изделий.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Спецификация состава изделия (Bill of Materials File - BOM) - документ, содержащий: перечень сырья материалов и комплектующих, необходимых для производства конечного изделия, с указанием нормативов по их исполнению.

В результате работы MRP-модуля формируются два основных документа. График заказов на закупку/производство материалов и комплектующих (Planned Order Schedule) - документ, расписывающий, какое количество сырья, материалов, комплектующих должно быть заказано в каждый плановый период в течение срока планирования. Этот документ определяет внутрипроизводственный план сборки комплектующих и план внешних закупок. Изменения к графику заказов на закупку/производство материалов и комплектующих (Changes in planned orders) - документ, содержащий корректировки ранее спланированных заказов на закупку/производство материалов и комплектующих.

Входные и выходные данные MRP-модуля представляются в виде таблиц базы данных.

Практика применения методологии MRP обнаружила ее основные недостатки. Во_первых, отсутствие контроля выполнения плана закупок и механизма корректировки этого плана в случае возникновения ситуаций, мешающих его нормальному исполнению. Даже самый совершенный график закупок материалов не может гарантировать, что, например, не произойдет какая-то путаница, или что в нужный момент на счету у предприятия будут деньги для оплаты поставок. Поэтому сгенерированные MRP-модулем заказы могут оказаться нереализованными, что потребует корректировки сформированного им плана закупок. Но ни фиксация сбоев в выполнении плана поставок, ни соответствующая корректировка плановых заданий в MRP-модуль не заложены. Запускать MRP-цикл заново каждый раз при обнаружении нарушений неэффективно, так как это занимает много времени и требует больших ресурсов. Вторым существенным недостатком является ограниченный учет производственных факторов. Одно лишь детальное планирование материальных потребностей не может обеспечить эффективное выполнение производственного плана. Необходимо еще оценить, хватит ли для этого производственных мощностей, трудовых и финансовых ресурсов. Помимо этого, для управления себестоимостью продукции (одна из целей разработки MRP-методологии) одного материального учета мало: нужно проанализировать и другие факторы производственного процесса.

Недостатки методологии MRP определили направления ее дальнейшего развития. Были созданы новые концепции планирования, так или иначе использующие идеи, заложенные в MRP: Closed Loop MRP (планирование потребностей в материалах в замкнутом цикле), CRP (Capacity Requirements Planning, планирование потребности в мощностях).

Концепция Closed Loop MRP реализует планирование потребностей в материалах в замкнутом цикле. Её развитие обусловлено удешевлением компьютеров, доступностью вычислительных систем реального времени и наличием опыта работы с MRP. Всё это позволило в конце 70-х годов создать расширенную модификацию MRP-методологии - методологию планирования материальных потребностей в замкнутом цикле.

Термин «в замкнутом цикле» отражает основную особенность новой методологии - осуществление обратной связи по состоянию выполнения сформированных планов.

Помимо базовой функции планирования потребности в материалах, Closed Loop MRP-модули содержат дополнительную функцию контроля фактического состояния производства и выполнения заказов на закупку материалов и комплектующих. Если анализирующая подсистема модуля выявила значительные нарушения плановых показателей, она инициирует внесение корректив в ранее принятые планы. Модификация старых планов выполняется в режиме «MRP-цикл с учетом чистых изменений». Его отличие от обычного MRP-цикла заключается в том, что обрабатываются только те изменения, которые появились со времени последнего прогона MRP. Это позволяет быстро привести график закупок в соответствие с реальной ситуацией.

Следующим шагом в развитии методологии MRP явилась концепция CRP (Capacity Requirements Planning) - планирование потребности в мощностях. Она возникла в результате распространения принципов MRP на более широкий, чем управление материалами, круг задач.

Основная задача методологии CRP - проверить возможность реализации основного плана-графика с точки зрения наличия необходимого оборудования. Если план выполним, то осуществляется оптимизация загрузки производственных мощностей.

Для работы CRP-модуля требуется следующая входная информация.

- Составленный MRP-модулем график заказов на закупку/производство материалов и комплектующих (Planned Order Schedule).

- Данные об имеющихся мощностях - документ, максимально полно раскрывающий информацию о каждом рабочем центре.

- Технологическая схема изготовления конечного изделия (Routing Plan) - документ, описывающий все операции, необходимые для изготовления конечного изделия, с указанием для каждой производственной операции:

1) содержания операции;

2) рабочего центра, в котором она должна выполняться;

3) оборудования этого рабочего центра, используемого для выполнения операции;

4) времени операции в человеко-часах, включая вспомогательное время (например, на переналадку оборудования).

Механизм работы CRP-модуля сходен с механизмом MRP. Вместо основного план-графика производства в нем используется график заказов на закупку/производство материалов и комплектующих, поступающий из MRP-модуля. Роль спецификации состава изделия играет технологическая схема изготовления конечного изделия, каждый уровень сборки конечного изделия характеризуется набором операций, необходимых для изготовления определенного узла.

На основе анализа исходной информации CRP-модуль определяет необходимые для выполнения производственного план-графика мощности, сравнивает их с имеющимися на предприятии и, в зависимости от результата, формирует на выходе следующие данные:

- Величину превышения/недостатка производственных мощностей. В этом случае плановикам следует изменить производственную программу и повторить процесс сначала.

- Если мощностей хватает, автоматически составляются следующие документы:

1) План загрузки производственных мощностей - документ, который показывает для каждой единицы производственных мощностей степень ее загрузки в каждый плановый период.

2) План загрузки рабочего персонала - документ, аналогичный предыдущему. Определяет величину занятости каждого производственного рабочего в каждый плановый период.

3) План-график производственных работ - документ, определяющий последовательность и характеристику операций, совершаемых на каждой производственной единице в каждый плановый период. По этому документу впоследствии строится вся работа предприятия по производству конечного изделия. Ниже приведена типовая структура представляемой в нем информации для каждой производственной единицы.

В 80-х годах появился новый класс систем - системы планирования производственных ресурсов предприятия (Manufacturing Resource Planning). Из-за схожести аббревиатур с MRP (Material Requirement Planning), такие системы стали называть MRPII. MRP II - результат естественного развития MRP-алгоритма.

Основное отличие MRPII от MRP заключается в том, что системы MRPII предназначены для планирования всех ресурсов предприятия (включая финансовые и кадровые).

Теоретически MRPII может рассматриваться, как классическая система управления «Точно в срок», причем в буквальном смысле этого слова: необходимые детали и материалы могут быть получены из определенных источников именно к тому времени, когда они необходимы.

Однако на практике система MRPII редко работает идеально, поскольку обеспечить столь жесткий контроль исходных данных не всегда возможно (время от времени случаются ошибки в спецификациях и технологии, оценках имеющихся запасов и т.п.). Кроме того, не все операции ведутся так, как запланировано (брак, несоответствие качества, срывы сроков и т.п.). Все эти отклонения, тем не менее, могут быть сглажены наличием некоторого страхового запаса. Чем больше неопределенность (возможность отклонения), тем больше должен быть страховой запас.

Недостаточность прогнозов или хаотичность спроса на продукцию возможно «покрыть» страховым запасом. Аналогичное решение может быть применено также и к внутренним «неидеальностям» предприятия (неточность учетов запасов, неточности в определении времени доставки сырья и т.п.). В расчет могут быть включены факторы, которые учтут это (например, увеличение запасов материалов). Но даже с учетом этих факторов и даже в несовершенной среде использование системы планирования MRPII позволит значительно сократить запасы за счет более тщательного их контроля и расчета необходимого уровня, а также улучшить оперативность и надежность системы планирования в целом.

В любом случае использование алгоритма расчета потребностей MRPII приведет к исключению неудовлетворенного спроса при поставках или производстве необходимых материалов и, следовательно, к снижению уровня запасов материалов. Снижение уровня запасов действительно будет иметь место при использовании MRPII алгоритма.

MRPII помогает принимать обоснованные решения по планированию деятельности производства и снабжения, с помощью которых, даже с уменьшенными запасами материалов, возможно избежать дефицита и срывов сроков выполнения плана и заказов клиентов.

Существенный вклад в развитие методологии управления промышленными предприятиями внесла концепция «Точно в срок» («Just in time»). Историческое название этого метода не совсем точно соответствует его действительному предназначению, поэтому в последнее время этот метод чаще называют «бережливое производство» (Lean Manufacturing).

Преимущества системы «Точно в срок»:

- сокращение запасов (сырья, полуфабрикатов и готовой продукции);

- сокращение площадей;

- высокая пропускная способность;

- активное участие и повышенная мотивация рабочего;

- спокойный ритм работы;

- высокие прибыль и производительность;

- высокое качество обслуживания;

- высокая гибкость системы;

- своевременная доставка.

Несмотря на значительные преимущества, для методологии «Just in time» характерны и существенные недостатки:

- Низкие запасы означают, что такие сбои, как поломка станка, могут вызвать остановку всего процесса. Необходимо придерживаться установки на техническое обслуживание всех станков, которое гарантирует сведение всех проблем к минимуму.

- Введение системы может потребовать огромных изменений, достичь которых на практике трудно. Система ставит серьезные задачи перед всеми сотрудниками, наделяя полномочиями и ответственностью операторов, полагая, что они могут овладеть многими навыками и будут охотно помогать друг другу в случае возникающей необходимости.

- Роль менеджеров претерпевает такие изменения, которые многие расценят, как потерю личной власти.

Опыт показывает, что стратегия JIT не является универсально применимой в любых условиях. Ее реализацию сдерживают такие важные факторы, как неудовлетворительное качество продукции, нарушение сроков поставки и оплаты за товар, ошибки и сбои в передаче информации между заказчиком и поставщиками. Успех в реализации стратегии зависит также от количества и территориальной дислокации поставщиков, уровня их ответственности при выполнении договорных обязательств. Поэтому многие компании, несмотря на привлекательность стратегии JIT, пользуются иными стратегиями, обеспечивающими управление материальными и товарными ресурсами. material requirement planning запас

Данный метод заставил обратить на себя внимание после показательных успехов японских автопроизводителей, но даже в Японии с природной точностью в прогнозах и выполнении не могут побороть все недостатки методологии JIT. В настоящее время большинство производителей меняют алгоритмы планирования от JIT в сторону MRP II.

Развитие конкуренции, дифференциация потребителей вызывает необходимость совершенствования подходов к управлению. Это было учтено в методологии управления цепочками поставок (SCM). Цепочка поставок - это взаимосвязанная система отношений между поставщиками материалов и услуг, охватывающая весь производственный цикл превращения исходных материалов, комплектующих и сырья в готовую продукцию, а также доставку этой продукции конечному потребителю.

Поскольку предприятиям в условиях современной конкуренции вместо простого реагирования на спрос необходимо направить все усилия на удовлетворение потребностей клиента, без формирования внешней цепочки уже не обойтись. В результате в совокупности с внутренней цепочкой образуется интегрированная цепочка поставок, звеньями которой служат все объекты, материальные и информационные потоки, взаимосвязи предприятия, его поставщиков, дистрибьюторов и клиентов, вплоть до конечного потребителя. В каждом звене этой сложной цепи неизбежны потери времени, ресурсов, денег. Но если все операции, необходимые для поставки изделия клиенту, рассматривать, как звенья единого бизнес-процесса, управлять ими с этой позиции, то можно достичь существенного снижения издержек, уменьшения объема незавершенного производства и увеличения доходности сбыта.

Преимущества цепочки поставок включают:

- ускорение оборота, сокращение материальных запасов на складах и общей стоимости хранения продукции;

- повышение удовлетворенности заказчиков с помощью онлайновой системы размещения заказов и настройки продуктов;

- гибкость проектирования, а также высокая скорость вывода продуктов в серию и снятия их с производства в соответствии с требованиями заказчиков и рынка;

- сокращение сроков разработки и вывода продуктов на рынок, что приводит к росту рыночной доли компании;

- сохранение высокого качества продуктов, несмотря на передачу больших объемов работ внешним подрядчикам.

В тех отраслях, в которых 40-60% затрат приходится на закупки, оптимизация бизнес-процессов такого рода обеспечивает конкурентное преимущество и определяет прибыльность бизнеса в целом. SCM-модули оптимизации закупок помогают реализовать стратегию поиска поставщиков на основе анализа затрат.

Сегодня наиболее оптимальным и эффективным методом планирования деятельности предприятий, работающих «под заказ», является метод синхронного планирования и оптимизации (Advanced Planning and Scheduling, APS). Разработанный в середине 90-х годов прошлого столетия, названный метод считается серьезным прорывом в науке управления производством и запасами. Некоторые зарубежные эксперты предполагают, что со временем именно он вытеснит методы управления MRP II.

При планировании всего производственного процесса появляется возможность за считанные секунды определить реалистичный график отгрузки заказов с учетом всех постоянно изменяющихся условий - как внутренних, так и внешних. Метод APS, к примеру, позволяет менеджерам по продажам при приеме заказа точно назвать срок его выполнения и дату отгрузки с учетом постоянно изменяющейся ситуации как внутри предприятия, так и за его пределами.

Применяя алгоритм APS, можно очень быстро получить очень конкретные ответы на сакраментальные вопросы:

- что мы можем произвести;

- когда сможем отгрузить;

- как использовать имеющиеся ресурсы наилучшим способом.

При использовании алгоритма MRP вначале планируются необходимые материалы и изделия (подразумеваются неограниченные мощности). Затем определяются необходимые для изготовления этих деталей производственные ресурсы (предполагается, что все материалы доступны). После этого нередко возникает необходимость перепланирования материалов и т. д. Эта пошаговая процедура в процессе планирования производится не один раз, поскольку для составления сбалансированного итогового плана приходится неоднократно производить корректировки. В результате процесс планирования занимает довольно много времени, а его нехватка часто приводит к составлению планов, не вполне сбалансированных по ресурсам и мощностям.

APS одномоментно (синхронно) планирует необходимые материалы и ресурсы, принимая во внимание доступные мощности при планировании движения материалов и имея в виду, что все ресурсы работают в условиях ограниченных мощностей. Поэтому каждая операция планируется в соответствии с необходимыми потребностями в людях, машинах и т.п. В результате получаются производственные графики, полностью сбалансированные с доступными материалами и мощностями.

APS устраняет нереалистичные допущения стандартного планирования. В силу того, что при стандартном расчете необходимых материалов (MRP) требуемые ресурсы не рассматриваются, предполагается, что производственное время фиксировано. Но на самом деле время производства не фиксировано, поскольку оно варьируется в зависимости от загрузки оборудования, производимых в данный момент изделий, изменений производительности ресурсов и т.д. Поскольку время производства меняется, оно, как правило, не может быть определено заранее, и точный производственный план составить невозможно. В противоположность этому планы, рассчитываемые с использованием APS-метода, максимально приближены к реальности, так как постоянно пересчитывают время производства, моделируя выполнение каждой производственной операции.

Алгоритм MRP прямолинеен и прост с математической точки зрения: умножение, вычитание, применение правила партии, вычисления для распределения по датам. APS использует продвинутую логику вычислений: оптимизационные алгоритмы, эвристику, возможности искусственного интеллекта и другие современные методы, позволяющие, кроме всего прочего, «расширять» узкие места. Формируемый в результате план создается на основе реального производства, с учетом правил, определяющих его ограничения, и правил, позволяющих с учетом этих ограничений достичь наилучших результатов.

APS - это концепция планирования, которая оказывает на теорию и практику производственного планирования и управления большее влияние, чем, пожалуй, любое из новшеств последних двадцати лет. Это происходит не только благодаря наличию новых возможностей, но и потому, что APS легко «уживается» с традиционными системами управления запасами и производством.

Рассмотренные в данной статье методы производственного планирования являются основными узловыми точками, через которые прошли развитие подходы к планированию в АСУ. В настоящее время наиболее используемым в мире является метод MRP II, который используется в составе большинства коммерческих решений. В то же время фирмы-лидеры по производству корпоративных продуктов выходят за рамки концепции ERP, расширяя ее, начинают подключать модули управления цепочками поставок и APS.

Для выбора оптимальной методологии планирования производства необходимо, прежде всего, оценить характер производства, а также финансовые возможности предприятия. Для серийных и конвейерных производств наиболее эффективным является MRP II, поскольку в данных условиях функционирования точность плана, полученного методом APS, повышается незначительно, а стоимость модуля, его реализующего, высока. В то же время на предприятиях с мелкосерийным и позаказным производствами APS позволяет своими точными результатами в планировании и прогнозах на отгрузку окупить затраты на внедрение и повысить уровень привлекательности для заказчиков за счет более быстрого и точного выполнения заявок.

ЛИТЕРАТУРА

1 Черняк, А. Улучшаем планирование: инструмент - APS [Текст]/ А. Черняк // PCWEEK Russian Edition.- №43, 28 ноября 2005г.

2 Маляренко, И. Планирование и оптимизация: от Вергилия до... APS - системы [Текст] / А. Черняк // PCWEEK Russian Edition.- №27, 26 июля, 2006г.

3 Гаврилов, Д.А. Управление производством на базе стандарта MRP II [Текст]/ принципы и практика / Д.А. Гаврилов. М. [и др.] // Питер, 2002. 340 с. (Теория и практика менеджмента).

4 Когаловский, В.М. Системы планирования производства: отечественные компромиссы развития [Электронный ресурс]/ В.М. Когаловский // Бизнес-образование.- режим доступа: http://www.bizeducation.ru/library/log/indust/7/plan.htm

5 Балахонова, И. Современные стандарты управления в России [Электронный ресурс]/ И. Балахонова // Бизнес-инжиниринг / Современная технология управления.- режим доступа: http://www.big.spb.ru/publications/other/it/russian_management_standarts.shtml?print

Размещено на Allbest.ru