Почему не все предприятия планируют производственные расписания

Возможно ли получить сквозное выполнимое расписание операций на рабочих центрах по цехозаходам? (Размышления по обобщенному анализу проектов последних лет)

В статье рассмотрена проблематика производств универсального дискретного типа. Такое производство в общем случае можно представить в виде множества обрабатывающих рабочих центров (РЦ), между которыми необходимо планировать перемещения партий изделий.

На многих предприятиях составляется оценочное (или т. н. техническое) расписание – это расписание не для выполнения, а для уточнения оценки выполнимости плана выпуска готовой продукции. Но составление технического расписания обычно проще, и цель планирования в этом случае другая, а здесь речь именно о сложностях задачи выполнения рассчитанного исполнимого расписания для достижения оптимальной производительности и минимально возможного срока выпуска.

Для того чтобы получить реально выполнимое расписание, необходимо учесть множество факторов. Теоретически набор таких факторов ограничен, но на практике зачастую их неисчислимо много, а следовательно, на большинстве предприятий со сложным производством нереально заранее составить расписание, которое будет в точности выполнено (как, например, без особых проблем выполняется расписание уроков в школе). И дело не только и не столько в программном продукте, и не в математическом аппарате, который используется при планировании.

Перечислим некоторые из факторов, наиболее часто встречающиеся на реальных производственных предприятиях дискретного типа. Можно сказать, что это своего рода чек-лист – отмечаем, какие факторы действуют на вашем предприятии, проверяем, как этот бизнес-процесс будет исполняться (организационно и алгоритмически) в автоматизированной системе.

1. Прежде всего – расписание строится в конкретной временной точке и направлено в будущее. Следовательно, в этой временной точке система должна знать состояние производства физически: какие результаты в выполнении ранее составленного расписания достигнуты – что сделано, а что еще не сделано. Исходя из этого происходит перепланирование. Можем ли мы обеспечить эти данные непрерывно в реальном времени?
2. Операции планируются над партиями изделий, между РЦ перемещаются передаточные партии. Требуется ли планировать не операции над произвольным количеством изделий, а операции над передаточными партиями и их перемещение?
3. Одна партия может быть образована из множества заказов. Для производства не всегда существенно, какие заказы вошли в партию, задача производства – обработать партию. Однако, для прослеживаемости заказа может потребоваться отчет — в каком состоянии находится исполнение конкретного заказа.
4. Если технологический процесс делится на цехозаходы, то между цехами перемещаются межцеховые партии. Пока не будет наработана межцеховая партия, она не будет передана в следующий цех. Но так происходит не всегда. Если изделие находится на критическом пути, то можно передавать изделия непосредственно по мере выпуска. Учитывается ли это в бизнес-процессе планирования? Кроме того, может требоваться планирование транспортного времени на перемещение межцеховых партий.
5. Можно ли и нужно ли на конкретном предприятии «разрезать» операции границами смен и выходными?
6. Если по заказу нужна партия в размере меньшем, чем минимальная партия, то выпускается минимальная партия, и лишнее количество в этом случае может быть израсходовано в плане на погашение потребностей других заказов, прежде чем будет запланирована новая партия.
7. Переналадки РЦ должны быть минимизированы, если они занимают существенное время. При этом между разными номенклатурами/техпроцессами – требуется разное время переналадки. Кроме того, на переналадках может быть необходимо учесть нормативное потребление материалов на приладку, промывку и т. д.
8. Если выпущен брак, то система при перепланировании должна это увидеть – потребуется запланировать (либо перепланировать) дополнительное количество выпуска для восполнения брака.
9. Если в цеховых кладовых есть запасы, система при планировании должна их увидеть и погашать потребности с запасов, прежде чем планировать новый выпуск. Однако так происходит не всегда, если запасы наработаны под сезонный спрос. В автоматизированном бизнес-процессе должно быть учтено, какую часть допустимо погашать с запасов и в какие сезоны.
10. Если планируется поставка изделий от поставщиков (ожидаемое поступление), то при планировании потребуется учесть, в каком порядке погашать потребности из поставок и из нового выпуска.
11. Если в спецификациях указан выпуск по кооперации (передача в переработку), то придется планировать транспортные партии и передачу в переработку, учитывать длительность переработки. Причем решение передать партию на кооперацию может быть принято оперативно в процессе производства, и это потребуется учесть при перепланировании.
12. В техпроцессе необходимо указать тип потребного оборудования. Дальше при планировании понадобится подобрать РЦ, который относится к этому типу. При этом зачастую требуется учесть приоритетность РЦ (например, для обдирочных операций не должно быть задействовано новое качественное оборудование).
13. Если есть немигрирующие узкие места РЦ, то достаточно строить расписания на этих РЦ (метод «ББВ: Буфер-Барабан-Веревка»), учитывая время перемещения между этими узкими местами. Если узкие места мигрируют, то с применением ББВ будут проблемы.
14. Между операциями может потребоваться поддержание постоянных размеров заделов, которые являются «буферами» в случае брака или поломки оборудования. Если произошло потребление с задела, то нужно будет запланировать перевыпуск — пополнение задела.
15. Есть ли в технологическом процессе т.н. КОИД (Количество Одновременно Изготавливаемых Изделий)? Если техпроцесс загружен на количество в расписании меньше, чем КОИД, то прежде чем планировать новую операцию, надо догрузить уже запланированную до размера КОИД.
16. Применяются ли синхронные и асинхронные РЦ? Если на РЦ допускаются одновременные операции над разными изделиями, то в расписании необходимо учесть синхронность (пример: стиральная машина; дозагрузка до завершения процесса невозможна) и асинхронность (пример: печь; возможно загружать и выгружать произвольные партии без остановки техпроцесса).
17. Некоторые РЦ могут иметь особое свойство: «выходной накопитель» (или емкость реактора), которое определяет размер выпускаемой партии — строго, ни больше, ни меньше. Некоторые РЦ могут иметь дополнительные параметры: время загрузки и время разгрузки (например, реакторы).
18. Некоторые длительные техпроцессы определяют разные времена поступления исходных компонент относительно старта техпроцесса.
19. Однопредметные потоки (конвейеры) требуют планирования 3-х зон – зона загрузки (только потребляются материалы), зона работы (одновременное потребление материалов и выпуск), зона разгрузки (только выпуск).
20. Если необходимо выполнить срочный заказ или исправить брак (или по иным причинам), партия может быть разделена, и часть партии может быть запущена по ускоренному / альтернативному маршруту. Необходимо учесть это при формировании расписания.
21. Множественный выход. Некоторые операции могут иметь нормированный выход нескольких номенклатур выпуска, соответственно, планирование к выпуску одной номенклатуры будет приводить к сопутствующему выпуску другой номенклатуры, который идет в погашение потребностей, без нового выпуска.
22. Автоматизированной системе должны передаваться данные о плановых остановках РЦ на ППР и не планировать на них операции. Если РЦ сломался, система должна об этом узнать и не планировать на него операции до планового времени возобновления его работы.
23. Требования учета серийности при планировании касается сопряженных деталей, если на предприятии в расписании нужно планировать не количество, но и еще и одновременные операции над сопряженными деталями (конкретными физическими экземплярами изделий).
24. Если применяются аналоги и разрешения на замену, то при нехватке оригинальных деталей/материалов понадобится планировать потребности в замене.
25. Необходимо учитывать в текущем состоянии производства (во временной точке планирования) уже запущенные операции — по ним ожидается выход изделий в некотором количестве. Выпуск по ним планируется, но потребление материалов уже не планируется.
26. Диспетчеры могут вручную передвигать по времени запланированные операции в расписании и корректировать размер партии. Тогда в общем случае бизнес-процесса, если диспетчер вручную скорректировал операцию, операция фиксируется и не должна быть перепланирована при дальнейшей работе с расписанием.
27. Некоторые потребности на изделия могут закрываться за счет исправленного брака — они должны быть учтены в остатке, и система должна их увидеть. Это означает, что система должна будет планировать «от остатков» на временную точку планирования.
28. В одних подразделениях расписание может строиться в разрезе заказов, в других – строиться агрегированно по заказам.
29. Расписание должно учитывать плановое наличие рабочих, в т. ч. многостаночников. Наличие оснастки, инструмента, а также доступность прочих ключевых ресурсов должно учитываться при составлении расписания (например, после заданного количества циклов пресса нужна замена оснастки, это дополнительное время).
30. В бизнес-процессе может требоваться корректное реагирование расписания на изменения способа воспроизводства, например, если в предыдущем расчете деталь производилась, а в новом расчете она может отдаваться на закупку или на кооперацию.

Если при внедрении планирования в ERP не учесть какой-то из этих факторов (хотя бы один), которые имеют место на автоматизируемом предприятии, то расписание будет невыполнимым.  И важно отметить, что приведенный выше список отнюдь не является исчерпывающим, это просто пример часто встречающихся факторов. Соответственно, крайне высокая сложность учесть «всё-всё-всё», влияющее на расписание — как раз и является одной из причин, по которой многие предприятия ограничиваются объемно-календарным номенклатурным планированием, без составления MES-расписаний.

Тем не менее, рассчитанное расписание может иметь некоторую ценность как ориентир для действий локального диспетчера на текущий момент времени в случае большого объема обрабатываемых данных (номенклатуры, операций). Наглядная аналогия такой ситуации – езда по навигатору при быстро изменяющихся пробках. Во-первых, навигатор «не все знает», во-вторых, дорожный трафик меняется, поэтому водитель хотя и смотрит в навигатор, но едет, как считает нужным.

Можно считать, что если удалось реализовать и внедрить на практике хотя бы алгоритм т.н. «динамического разузлования заказов», на выходе которого будут точные данные для каждого цеха о невыполненной части заказа («что осталось сделать») и о приоритетах, исходя из текущего состояния остатков и НЗП и сроках поставок продукции, то это уже значимое достижение в улучшении управления производством.

Надеемся, наш список, который можно использовать как чек-лист, поможет понять, к чему надо быть готовыми и какие вопросы надо проработать, когда возможность автоматизации составления исполнимых расписаний рассматривается на конкретном предприятии.

Авторы: Александр Кузьмин, Николай Лисин