Концепция межцехового планирования производства в 1С:ERP
Подсистема межцехового планирования – это верхний уровень оперативного планирования производства, на котором формируется график производства: он определяет для производственных партий период обработки в каждом подразделении, через которые проходит их маршрут. При этом решения о том, когда именно и с использованием каких именно производственных ресурсов (рабочих центров) должна быть выполнена каждая конкретная производственная операция – остается за нижним уровнем оперативного планирования производства.
Чтобы понять, что представляет собой подсистема межцехового планирования в 1С:ERP, стоит сначала разобраться: какие преимущества дает разделение оперативного планирования производства на два уровня? Ведь например, подсистема посменного планирования производства в 1С:УПП сразу строит сквозное расписание работы рабочих центров по всему маршруту, без предварительного построения графика производства (по сути, составляемое в 1С:УПП расписание является одновременно и графиком производства, и расписанием работы рабочих центров).
Дело в том, что график производства требуется предприятию значительно раньше, чем расписание работы рабочих центров: как минимум, график составляется на длительность производственного цикла, т.к. через него необходимо определить сроки готовности продукции, сроки снабжения производства ПКИ и материалами.
Расписание работы рабочих центров само по себе имеет ценность только на ближайшее время, т.к. чем дальше по времени – тем вероятнее, что его придется перепланировать из-за накопления различных отклонений факта от плана.
Это как с погодой: можно поинтересоваться прогнозом на неделю или даже месяц вперед, но брать ли с собой сегодня зонтик – лучше решать, опираясь на свежий прогноз. Хорошо, если по долгосрочному прогнозу погоды можно хотя бы уловить тенденции.
Получение графика производства через составление расписания работы рабочих центров имеет свои существенные недостатки, которые минимизирует концепция, применяемая в подсистеме межцехового планирования производства 1С:ERP.
Сравнительная таблица формирования графика производства с использованием одноуровневого и межцехового планирования:
Велик соблазн, попробовать подсистему межцехового планирования настроить на формирование суррогатного расписания производства, чтобы решить все вопросы планирования производства за счет одного уровня планирования. Однако в подавляющем большинстве случаев результат будет неудовлетворительный. Подсистема межцехового планирования для этого методически не предназначена, т.к. её механизмы не позволяют учитывать нюансы производственных процессов.
Для формирования графика производства подсистема межцехового планирования не использует построение расписания работы рабочих центров. Но как можно сформировать график производства, не распланировав при этом все в подробностях?
Межцеховое планирование производства в 1С:ERP методически основано на «Теории ограничений систем» (ТОС) Элияху Голдратта. Согласно этой теории, каждая производственная система имеет ограничение («узкое место»), производительностью которого определяется производительность системы в целом. В применении к управлению производством, ограничение также называется «барабаном», по аналогии с барабанщиком, задающим темп отряду (основы ТОС были описаны её автором в бизнес-романе «Цель», где главный герой постепенно приходит к пониманию идеи ТОС, сопровождая в походе скаутов).
Например, для получения готовой детали заготовка последовательно обрабатывается на станке «А», затем на станке «Б». Станок «А» может обработать 12 заготовок в час, а станок «Б» 10 заготовок в час.
Нетрудно догадаться, что такая производственная система может выпускать не более 10 деталей в час, т.к. станок «Б» – ограничение, определяющее общую производительность этой системы. Если станок «А» будет обрабатывать по 12 заготовок в час, то каждый час запасы незавершенного производства (не полностью обработанных заготовок) перед станком «Б» будут пополняться на 2 штуки.
Чтобы такая производственная система не тратила лишних ресурсов, нужно организовать работу так, чтобы станок «А» подстраивался под производстельность станка «Б».
Под производительность «барабана» подстраивается вся производственная система (выполняется отказ от локальной эффективности), а его работе при этом уделяется максимальное внимание. Остальные же элементы системы в таком внимании не нуждаются, так как обладают некоторым запасом производительности и должны справиться с любой реальной нагрузкой за нормативное время (при условии, что с ней справляется «барабан»!). Такое нормативное время называется «буфером». «Буферы» могут располагаться как до «барабана», так и после него.
Ключевое отличие любого «буфера» от «барабана» в том, что его время фиксировано вне зависимости от загрузки. Распределение загрузки производственных ресурсов на «буферах» происходит за счет распределения загрузки на «барабане».
Основываясь на ТОС, подсистема межцехового планирования формирует график производства, опираясь на упрощенные данные о технологии производства. Под «упрощением» при этом понимается представление технологических процессов производства, как последовательности условных «барабанов» и «буферов»:
- «Барабан» – часть производственного процесса, на которой используются производственные ресурсы с контролируемой загрузкой. Для «барабана» устанавливается норма времени используемых ресурсов, которая учитывается при размещении его на графике производства. При достижении максимальной загрузки ресурса на ближайшем периоде времени, он будет загружаться в следующих периодах по направлению планирования.
- «Буфер» – часть производственного процесса, на которой не используются производственные ресурсы с контролируемой загрузкой. Для «буфера» устанавливается норма абсолютного времени, за которое он должен быть выполнен. При его размещении на графике производства эта норма откладывается на оси времени по направлению планирования.
На следующей схеме представлен механизм формирования графика производства при межцеховом планировании трех производственных партий, в системе с одним барабаном. Каждая партия имеет предварительный и завершающий «буферы», которые свободно размещаются на графике параллельно друг другу, не оказывая взаимного влияния. В свою очередь, загрузка «барабана» учитывается с точностью до временного интервала и смещает график обработки партий в случае недостатка доступности на ближайшем интервале (на схеме это происходит с партией, обозначенной длинным пунктиром). Размещение «буферов» при этом зависит от «барабана»: предварительный «буфер» размещается до его начала, а завершающий – после окончания. Благодаря этому «буферы» распределяются во времени.
В результате, нет необходимости учитывать множество особенностей производственного процесса, чтобы сформировать график производства. Но для получения корректного результата планирования важно корректно определить, какой производственный ресурс является в системе ограничением. Далеко не всегда на предприятии можно выделить одно конкретное ограничение из-за плавающей структуры спроса на продукцию – поэтому речь идет о потенциальных ограничениях. В процессе построение графика производства какие-то из них станут фактически действующими (будут наиболее загружены), а какие-то останутся потенциальными.
Важно понимать, что предприятию нужно будет оперировать понятием «ограничение» в своей операционной деятельности, иначе подсистема межцехового планирования не будет давать корректных результатов.
В управлении ограничениями в первую очередь играют роль организационные меры:
- Чтобы предварительно определить потенциально узкие места, нужно ответить на вопросы: где наиболее часто образуются очереди ожидающих обработки партий? Если увеличится нагрузка – какого ресурса в первую очередь перестанет хватать?
- Далее следует определить, можно ли без существенных усилий нарастить ресурс выявленного ограничения? Если да – то нужно сделать это, увеличив тем самым пропускную способность системы в целом. Ограничение тогда может сместиться.
- Наращивать возможности производственных ресурсов, которые не являются ограничениями – не имеет смысла (как не имеет смысла укреплять не самое слабое звено цепи). В то же время, снижать возможности таких ресурсов до уровня ограничения не стоит. Этот запас позволит им справляться с нагрузкой без постоянного контроля их работы.
- Поскольку через ограничения выполняется контроль всего производства – желательно чтобы ограничениями были максимально стабильные и предсказуемые ресурсы. Их работа должна хорошо подлежать нормированию. Если на текущий момент работа ограничения не достаточно стабильна – имеет смысл вложиться в расширение этого ресурса, чтобы узкое место производственной системы сместилось.
- Нужно постоянно отслеживать появление новых ограничений – это позволит вовремя предпринять меры по оптимизации их работы и не даст вывести систему из равновесия.
При формировании графика производства во главу угла ставится его выполнимость, не смотря на значительную неопределенность используемых исходных данных. Это важно для двухуровневого планирования: график производства должен оставаться максимально стабильным. Стабильности графика производства способствуют следующие инструменты подсистемы межцехового планирования:
- Нормативное время каждого «буфера» устанавливается существенно больше, чем время выполнения всех производственных операций, которые он в себя включает. Конкретные значения подбираются экспериментально таким образом, чтобы срывы графика производства из-за задержек на буферах свести к минимуму.
- «Барабаны» не загружаются на все 100%, а оставляется запас их производительности. Это позволяет не сорвать график в случае неожиданных проблем в работе «барабана».
- Загрузка «барабанов» носит интервальный характер, то есть в графике производства загрузка на них распределяется с точностью не до секунд или минут, а с точностью то выбранного интервала планирования: «час», «день», «неделя» или «месяц». Благодаря этому остается возможность для оптимизации работы «барабана» в рамках интервала и принятия мер в случае отклонений (причем, чем больше размер интервала – тем больше эта возможность).
Обратным эффектом таких мер является расширение графика производства для каждого конкретного заказа, но для всех заказов в целом график производства от этого не расширяется. Иными словами, если производство сфокусируется на одном конкретном заказе и будет работать только над его выполнением – этот заказ может значительно опередить составленный для него график производства. Однако заказ почти никогда не бывает один: в реальной ситуации, когда одновременно заказов в работе много – каждый из них некоторое время ожидает очередную стадию обработки. График производства в таком случае покажет приемлемый результат по прогнозируемой скорости выполнения каждого заказа и обеспечит требуемую надежность прогноза.
Если фактически на предприятии все запускаемые в работу партии проходят обработку без ожиданий – это значит, что производственные ресурсы предприятия хорошо сбалансированы между собой (например, как при работе конвейера – реального или виртуального), или их производительность заведомо превосходит реальный объем выпуска. В таком случае можно использовать минимум инструментов стабилизации графика производства, например, оставить только один «барабан» в производственной цепочке или вовсе от них отказаться, описав всю производственную систему через «буферы» с нормами времени, соответствующими реальной скорости производства.