Автоматизация производственного планирования

Большинство проблем в управлении производством связано с неэффективным планированием: простои оборудования, рост складских запасов, низкая производительность, нарушение сроков выпуска продукции. Эти и многие проблемы являются причиной того, что компания недополучает прибыль и теряет позиции на рынке.

Избавиться от них позволяет автоматизация планирования производства, которая вносит кардинальные изменения в производственную деятельность. В статье расскажем о современных системах, концепциях и методах автоматизации, их особенностях, отличиях, недостатках и преимуществах.

Глобальная миссия автоматизированных систем планирования (АСП) – повысить эффективность предприятия, то есть сформировать условия для получения большей прибыли при меньших затратах. Каким образом достигается эта цель:

• Реалистичное планирование. Предприятие может получить выполнимые планы при условии, что при их формировании были учтены доступные мощности и ресурсы, а также все особенности и ограничения. Это огромный комплекс критериев, которые может свести воедино только автоматизированная система.
• Повышение гибкости и устойчивости к внешним и внутренним факторам. В ходе производственного процесса часто возникают отклонения или изменения заказов, которые требуют быстрого перестроения планов, расписаний и графиков. Автоматизация позволяет предприятию оперативно реагировать на эти изменения, поддерживая актуальность планов.
• Повышение управляемости. Автоматизация делает производство прозрачным. С ее помощью можно получить целостную картину происходящего внутри, понять, где находятся проблемные места, что требует улучшения, а что лучше исключить из цепочки процессов.
• Оптимизация производства. Автоматизированное планирование производства направлено на нахождение наилучших решений для различных производственных задач. Оно позволяет эффективно использовать ресурсы, повышать производительность, избегать простоев, сокращать производственный цикл, снижать затраты, уменьшать объем незавершенного производства и брака.
• Минимизация человеческого фактора. Одно из преимуществ автоматизации заключается в предотвращении дорогостоящих ошибок, вызванных человеческим фактором. Это касается не только планирования, но и производственного процесса, поскольку повышается трудовая дисциплина.
• Повышение конкурентоспособности. Современное производственное предприятие вынуждено работать в суровых условиях: рынок постоянно меняется и становится все более конкурентным. Компании с автоматизированными системами планирования получают конкурентное преимущество: они могут точно определять даты выпуска продукции, сокращать сроки производства, повышать качество с одновременным снижением себестоимости, выполнять индивидуальные заказы, более гибко реагировать на требования рынка.

Современный подход к планированию производства представляет собой двухуровневую модель:

• Верхний уровень – межцеховое планирование. Его суть заключается в составлении общего графика выпуска продукции. В зависимости от специфики программного обеспечения, межцеховое планирование может иметь разную степень детализации, учитывать загрузку мощностей, проблемные места и доступность материалов.
• Нижний уровень – внутрицеховое оперативное планирование. На этом этапе планы верхнего уровня детализируются: сокращается интервал времени, охваченного планом, учитывается больше параметров, сокращается доля прогноза и увеличивается доля реальной производственной информации.

Традиционная модель основана на пополнении запасов. При ее реализации на производстве поддерживается постоянный уровень запасов для каждой стадии производственного процесса, а продукция изготавливается заранее и хранится на складе.

Это самая простая модель, которая требует минимум информации, проходящей через все звенья производственной цепи. Основными ее недостатками являются излишние запасы продукции и отсутствие гибкости при реакции на требования потребителей – модель может использоваться только при наличии стабильного спроса на производимый ассортимент.

Современные модели управления адаптированы под работу в условиях постоянно меняющегося рынка. К ним относятся:

• Модель, основанная на теории ограничений. Методология заключается в поиске узких мест – ключевых ограничений, определяющих успех и эффективность всей системы в целом. Это могут быть операции, оборудование или стадии производственного процесса, которые имеют меньшую пропускную способность, чем остальные. Основная задача – найти эти «узкие места», использовать их с максимальной эффективностью и, по возможности, расширить. То есть основное внимание при планировании уделяется самому слабому участку системы.
• Проталкивающая модель. Такой вариант управления основан на прогнозе потребительского спроса. Он предусматривает составление графиков, регламентирующих поставки сырья и материалов, а также время перехода партий с одной стадии производства на другую. Поставки необходимых комплектующих и материалов планируются таким образом, чтобы поступать на производство к моменту, когда они необходимы. Все детали, производящиеся на предприятии, проходят на следующий этап четко в соответствии с графиком – проталкиваются по звеньям производственной цепочки. Проталкивающая модель ориентирована на снижение запасов и эффективное использование производственных ресурсов, но ее жизнеспособность во многом зависит от точности прогнозов и корректности планов.
• Вытягивающая модель. Цель этого подхода также заключается в снижении запасов и повышении эффективности, но процесс строится иначе. Здесь центральная система управления не задает график и не вмешивается в обмен материальными потоками между производственными участками – детали и полуфабрикаты подаются на последующую технологическую операцию с предыдущей по мере необходимости, поэтому жесткий график отсутствует. Размещение заказов на пополнение запасов или изготовления материальных ресурсов происходит в момент, когда их количество достигает определенного критического уровня. Вытягивающая модель требует высокой дисциплины поставок и высокой ответственности персонала. Только в этом случае система будет работоспособна.

Методологии производственного планирования реализованы различными классами информационных систем, предназначенных для автоматизации производственного планирования. Среди них наибольшее распространение получили системы MRP, MES и APS, в основе которых лежит проталкивающая модель. Концепция «Барабан-буфер-веревка» иллюстрирует практическое применение теории ограничений и вытягивающей модели в управлении производственным предприятием.

Концепция ББВ исходит из того, что на производстве в первую очередь нужно найти звенья, являющиеся наиболее проблемными местами – барабаны, а затем обеспечить их эффективную загрузку. Важно избегать простоев этих рабочих центров или свести их до возможного минимума, а функционирование всех остальных звеньев производственной цепочки нужно подчинить барабану.

Буфер – это резерв времени и ресурсов, который необходим, чтобы проблемный центр не простаивал. Веревка – это связь с остальной системой: «барабан» тянет за «веревку», чтобы продукция была запущена на первую стадию производства.

Метод ББВ может быть эффективен, только если в производстве есть ярко выраженный узкое место, которое не мигрирует при изменении ассортимента выпускаемой продукции.

В системах управления типа MRP впервые был сделан акцент не на внутренних процессах, а на требованиях потребителей. На первом этапе была сформулирована концепция MRP (Material Requirements Planning) – «Планирование материальных потребностей», которая затем трансформировалась в концепцию MRPII (Manufacturing Resource Planning) – «Планирование производственных ресурсов».

Концепция MRP работает по принципу «от обратного»: сначала определяется срок реализации готовой продукции, а затем планируются операции нижнего уровня, вплоть до определения даты формирования заказов поставщикам. Концепция не предполагает отсутствия необходимых материалов на складе, поскольку предусмотрен определенный страховой запас.

К недостаткам MRP относится невозможность сразу построить реалистичные планы, поскольку дефицит мощностей можно проанализировать только после процедуры планирования на основе сформированных графиков.

APS – это концепция синхронного планирования и оптимизации, которая включает в себя планирование производства, снабжения и диспетчеризацию производства. В двухуровневой структуре производственного планирования системы APS занимают верхний уровень.

Автоматизированные системы, основанные на этом методе, обеспечивают одновременное планирование потребности производства в материалах и мощностях. Имеющиеся мощности не только сопоставляются с текущей загрузкой, но и с существующими ограничениями, то есть в расчет берутся узкие места.

APS позволяет определить реальные сроки выполнения заказа в момент его поступления и составить точный и выполнимый план выпуска с учетом всех производственных ресурсов: оборудования, персонала, сырья, инструментов и т.д.

Один из примеров реализации этой концепции – Adeptik APS. В ПО использована мультиагентная архитектура и технологии искусственного интеллекта, благодаря которым обеспечивается высокая скорость составления планов, возможность получения данных в реальном времени, быстрая перестройка графиков при каких-либо изменениях. Система постоянно работает над оптимизацией производственных процессов, а также позволяет моделировать альтернативные сценарии.

Для автоматизации планирования на нижнем, внутрицеховом уровне, используется методология MES. Она предусматривает детализированное, оперативно-календарное планирование, которое проводится с учетом конкретных единиц оборудования, переналадок, ремонтов, отказов, транспортных и складских операций, кадрового состава и других производственных факторов конкретного цеха.

На этом методе основан программный продукт MES: МТ.Производство. Эта система также работает в режиме реального времени, может составлять детализированные планы, графики и задания для большого количества оборудования по множеству критериев, отслеживать все изменения, происходящие в цехах и участках, быстро корректировать расписания и максимально оптимизировать производственный процесс.