Классы автоматизации: от MPS до ERP2

В сфере промышленной автоматизации и управления производством существует иерархия систем, сформировавшаяся в результате эволюции подходов к планированию ресурсов. Эти системы принято разделять на классы автоматизации — от программного обеспечения, формирующего базовые календарные графики, до комплексных платформ, управляющих всей цепочкой поставок и взаимоотношениями с клиентами. Каждый класс соответствует определенному уровню зрелости процессов управления на предприятии и базируется на определенных стандартах, которые определяют, какие именно данные, методологии и алгоритмы система использует для расчетов.

Переход от одного класса к другому отражает не просто технический прогресс, а последовательное усложнение задач: от вопроса «что производить?» к вопросам «на чем?», «из чего?», «в какой последовательности?», «сколько это стоит и есть ли деньги?», «как сделать это быстрее и дешевле?», «как скоординировать это с партнерами?».

В статье расскажем об основных классах автоматизации и реализуемых в них стандартах планирования, а также о том, какими возможностями располагает каждый из них.

MPS — это стандарт объемно-календарного планирования, целью которого является формирование главного календарного плана производства. Это первичный уровень, на котором определяется объем выпуска продукции в привязке к временным периодам.

В стандарте MPS объектом планирования выступают конечные изделия — готовая продукция, которая отгружается клиенту. При определении объемов выпуска в качестве входных данных используются реальные подтвержденные заказы клиентов, прогнозы продаж и текущие остатки готовой продукции на складах.

Ключевое ограничение MPS заключается в том, что стандарт не предусматривает проверку обеспеченности производственного план материалами и не учитывает наличие свободных мощностей. MPS устанавливает, что и когда производить, но не проверяет, есть ли для этого необходимые ресурсы: сырье и свободные станки.

MRP — стандарт планирования потребностей в материалах, который призван обеспечить исполнимость плана MPS.

Исходными данными для MRP системы служат главный календарный план производства MPS, определяющий, что и к какому сроку нужно произвести, спецификации состава изделий, содержащие перечни всех компонентов, необходимых для выпуска единицы готовой продукции, а также данные о текущих складских запасах и уже размещенных заказах поставщикам.

Результатом планирования MRP является график обеспечения производства материальными ресурсами, который включает план заказов на закупку сырья и материалов, а также план производства комплектующих.

Цель MRP — гарантировать наличие нужных компонентов точно в срок для бесперебойного производства продукции и поддерживать запасы на минимальном уровне, избегая замораживания средств.

Ключевое ограничение MRP — предположение о бесконечной мощности: система не учитывает реальную пропускную способность оборудования, поэтому сформированный график может оказаться невыполнимым в реальных производственных условиях.

CRP — стандарт планирования потребности в производственных мощностях, который служит инструментом для проверки реализуемости планов, созданных в рамках MRP, с точки зрения доступности оборудования и трудовых ресурсов.

В качестве входных данных CRP использует главный календарный план производства (MPS), результаты планирования MRP, отражающие плановые производственные заказы, сведения о рабочих центрах (состав групп оборудования и их количество, доступная мощность, фонд рабочего времени), технологические маршруты — последовательность операций для каждой детали или узла. Система CRP сопоставляет эти данные, чтобы выявить «узкие места» — ситуации, когда требуемая мощность для выполнения заказов превышает доступную.

CRP работает в режиме проверки постфактум: план сначала формируется в MRP, а затем проверяется на реализуемость. При обнаружении перегрузок или других ограничений необходима корректировка основного производственного графика MPS, после чего запускается повторный расчет MRP, а затем снова CRP. Такой многоступенчатый итеративный процесс оказывается трудоемким и медленным.

Системы MRP II объединяют функции MPS, MRP и CRP, дополняя их возможностью планирования себестоимости продукции, управления бюджетом и анализа финансовых результатов производственной деятельности. Они позволяют представить производственный план не только в натуральных единицах, но и в денежном выражении, отвечая на вопросы «сколько это стоит?», «какова рентабельность заказа?» и «как повлияет выполнение плана на денежный поток?».

Главное ограничение MRP II заключается в том, что система наследует недостатки всех объединенных в ней подходов. Несмотря на интеграцию планирования материалов, мощностей и финансов, ядром MRP II по-прежнему остается последовательный итеративный цикл. Каждая итерация требует времени и участия персонала, а достижение одновременно выполнимого по материалам и мощностям плана не гарантируется.

Кроме этого, MRP II работает в дискретном режиме, при котором план пересчитывается с заданной периодичностью. Все изменения, происходящие между пересчетами — срочные заказы, поломки станков, сбои поставок, — накапливаются и учитываются только в момент очередного планового пересчета. К этому моменту исходные данные уже могут существенно отличаться от актуальной ситуации на производстве.

Системы ERP масштабируют логику MRP II на все административные и бизнес-функции предприятия, объединяя управление финансами, закупками, складом, производством, сбытом, персоналом и основными средствами.

Ключевая концепция ERP — единая база данных, в которой все подразделения работают с актуальной информацией. Она предусматривает транзакционный учет, при котором система фиксирует каждое событие (бизнес-процесс) и автоматически пересчитывает связанные показатели (кредиторская задолженность, себестоимость, остатки).

Ограничение ERP относится к планированию производства, которое сводится к базовому функционалу MRP с проверкой мощностей.

ERPII-системы ориентированы не только внутренние операции предприятия, но и на взаимодействие с внешними контрагентами. Стандарт объединяет планирование ресурсов предприятия с возможностями CRM-систем (управление взаимоотношениями с клиентами) и SCM-систем (управление цепочками поставок).

ERP II охватывает всю сеть партнеров: поставщиков, подрядчиков, дистрибьюторов и клиентов. Системы этого класса реализуют сквозные процессы: совместное прогнозирование спроса, согласование производственных планов с поставщиками, координированное управление запасами в распределенной сети.

ERP II расширяет границы системы до уровня взаимодействия с клиентами и поставщиками, но по-прежнему опирается на традиционное ядро MRP II. Это создает ситуацию, когда система способна оперативно принять сложный индивидуальный заказ от клиента через внешний контур, но не может мгновенно и оптимально встроить его в текущий график производства.

APS — системы усовершенствованного планирования и составления расписаний, которые, в отличие от эволюционных предшественников, являются не просто улучшенной версией MRP II, а представляют собой новый подход, основанный на синхронном планировании производственных ресурсов и одновременном учете всех производственных ограничений.

К этому классу относится российская система Adeptik APS, которая базируется на использовании технологий искусственного интеллекта, методах современной математики, роевых алгоритмах и мультиагентных вычислениях, которые позволяют осуществлять планирование в реальном времени на основе огромного массива данных, оптимизировать процессы с учетом множества критериев, проводить сценарное моделирование «что, если», обеспечить высокую степень детализации и оперативную реакцию на отклонения.

Система Adeptik APS закрывает весь цикл производственного планирования:

• Укрупненное планирование. На этом уровне система поддерживает процессы MPS, MRP, CRP, а также RCCP — планирование мощностей критических ресурсов для проверки реализуемости плана по узким местам. В отличие от предыдущих систем, расчеты проводятся синхронно, что позволяет избежать последовательных итераций и многократного пересчета плана. Благодаря этому достигается не только реализуемость плана, но и его оптимальность с точки зрения загрузки оборудования, сроков выполнения заказов и уровня запасов.
• Составление расписаний. На этом уровне система поддерживает процесс детального составления расписаний — Scheduling. Здесь каждая производственная операция привязывается к конкретному оборудованию, временному интервалу и исполнителю с точностью до минуты. Система учитывает последовательность операций в технологических маршрутах, длительность переналадок, параллельную работу оборудования, графики доступности персонала и сменность, приоритеты заказов и сроки готовности, а также ограничения по инструменту, оснастке и вспомогательным ресурсам. Расчеты ведутся синхронно по всем ограничениям, что позволяет получать реализуемое, оптимальное расписание. При возникновении отклонений система выполняет перепланирование с учетом изменившихся условий в реальном времени, минимизируя простои и срывы сроков сдачи заказов.