Современные условия рынка требуют от предприятий высокой эффективности и гибкости в производстве. Однако, полуручное планирование производства, при помощи Excel и его аналогов, часто приводит к ошибкам, неэффективному использованию ресурсов и задержкам в выполнении заказов. Качественная автоматизация планирования производства становится все более актуальной задачей для компаний, стремящихся повысить свою конкурентоспособность и удовлетворить растущие потребности клиентов.
Содержание
- Этапы планирования в производственной компании
- Факторы осложняющие задачи планирования
- Что такое APS система?
План производства является ключевым документом в производственной компании. От его точности, непротиворечивости и актуальности зависит работа всех основных подразделений: производство, снабжение, продажи, финансы.
Этапы планирования в производственной компании
Процесс планирования в производственной компании можно упрощенно описать следующими этапами:
1. Планирование продаж. Здесь задаются планируемые объемы продаж и желаемые сроки готовности готовой продукции к отгрузкам. В основе этого плана могут быть как прогнозы продаж, так и реальные заказы клиентов с конкретными сроками.
2. Объемно-календарной планирование производства. На основе плана продаж и всех ограничений, в том числе по срокам поставки материалов, строится исполнимый план производства и план потребления материалов.
3. Планирование снабжения. На основании плана производства и страховых запасов по материалам, формируется план закупок и график заказов поставщикам.
4. Оперативное планирование производства. Рассчитывается производственное расписание по уже созданным заказам на производство (на оперативный период производства). На его основе формируются сменные задания для цехов.
Таким образом, планы компании всегда взаимосвязаны между собой. Построенный план производства может скорректировать план продаж, а изменение сроков в плане закупок, может повлиять на план производства и план продаж. На рисунке 1 показаны зависимости между планом продаж, календарным планом производства, планом снабжения и оперативным планом производства.
Факторы осложняющие задачи планирования
Задача планирования производства сложна по нескольким причинам, обусловленным как внутренними, так и внешними факторами. Вот основные из них:
1. Многофакторность и ограничения ресурсов:
— В производственном процессе задействованы множество переменных, таких как запасы, сроки поставок материалов, трудовые ресурсы, график работы, мощности и возможности оборудования, плановые ремонты и так далее. Все эти переменные взаимосвязаны, и изменение одной из них может повлиять на другие. Это создает сложную систему, где необходимо учитывать множество факторов для достижения непротиворечивого и оптимального графика производства.
— На производстве всегда существуют ограничения в ресурсах — это могут быть человеческие ресурсы, сырье, оборудование или время. Задача планирования заключается в том, чтобы оптимально распределить эти ограниченные ресурсы таким образом, чтобы минимизировать простои, потери и затраты, при этом соблюдая сроки выполнения заказов.
2. Балансировка производственных линий
— Важно не только запланировать производство, но и сбалансировать загрузку производственных мощностей. Перегруженность одной линии и недозагруженность другой ведут к неэффективному использованию ресурсов и возможным задержкам.
3. Балансировка между разными планами компании
— План производства напрямую взаимосвязан с планом продаж, планом закупок и планом движения денежных средств. Изменения в одном из планов, автоматически требует балансировки с другими планами. Как минимум должны быть устранены противоречия, как максимум — достигнуты оптимальные для компании версии планов.
4. Постоянная изменчивость планов:
— Уже составленные планы очень быстро устаревают под воздействием внешних и внутренних факторов. Прогнозы продаж и заказы клиентов постоянно корректируются, оборудование ломается, сроки поставок материалов срываются, да и просто происходят непредсказуемые внешние события, которые вносят серьезные коррективы в ранее созданные планы. В условиях такой неопределенности необходимо быть гибкими и иметь возможность быстро перестраивать все планы с учетом уже запущенного производства и заказанных материалов.
Задача по автоматическому расчету плана производства, с учетом всех ограничений и критериев оптимальности, обладает дополнительной сложностью. Основная задача алгоритма планирования — найти оптимальную последовательность выполнения производственных операций, которые приведут к выполнению заказов. Это алгоритмически очень сложная задача оптимизации, не имеющая на текущий момент времени универсального алгоритма решения. Единственный метод, всегда находящий глобальный минимум/максимум, это метод «полного перебора», но он не может быть применен.
Пример: у нас есть 20 операций и необходимо найти оптимальную последовательность их выполнения. Если применять метод «полного перебора», то первую операцию мы можем выбрать 20 способами, вторую 19 и так далее. Полное количество вариантов равно «факториалу из 20» или 2432902008176640000 (2,43 в 18-й степени). В реальных задачах операций намного больше.
Среди часто используемых подходов к решению этой задачи можно выделить следующие:
1. «Жадные алгоритмы» (иногда их называют «миопическими»).
— Основной принцип: задача решается последовательно, путем нахождения локальных решений на каждом шаге (предполагается, что нахождение локального минимума на каждом шаге, приводит к приблизительному глобальному минимуму).
Пример: есть 10 заказов на производство и необходимо определить последовательность их обработки, чтобы минимизировать время.
Решение: на первом шаге мы выбираем заказ, который делается быстрее всего, запоминаем его. На втором шаге подбираем заказ (из оставшихся 9-ти), который в совокупности с 1-м делается быстрее всего и т.д.
Данный вид алгоритмов обладает низкой точностью (далеко не всегда дает хорошие результаты), но зато очень быстро работает.
2. Методы ветвей и границ.
Основной принцип: строится дерево принятия решений. В какой-то момент «неперспективные ветки» отсекаются.
3. Методы эволюционной оптимизации.
Сюда входят «генетический алгоритм», «алгоритм муравьиной колонии», «алгоритм роя частиц» и т.д.
Данный вид алгоритмов один из лучших вариантов для повышения точности решений, однако, требует больших вычислительных мощностей и может быт медленным. Проблема скорости здесь обычно решается ограничением времени работы или точности, а также оптимизацией под особенности задачи планирования производства.
Конечно, при использовании табличных процессоров (Excel и его аналогов) для построения плана производства, невозможно полностью соблюсти все требования и при этом построить достаточно оптимальный план. Также придется прибегать к ручной балансировке по производственным мощностям и с другими планами (продаж, закупок). Всё это, естественно, приводит к неэффективному использованию ресурсов, денег, негибкости производства, срыву сроков.
Что такое APS система?
В настоящее время, для решения задачи автоматизации планирования производства, используют системы класса APS (Advanced Planning and Scheduling). Данные системы позволяют находить последовательности выполнения операций с учетом всех заданных ограничений и заданных критериев оптимизации. Также, в составе таких систем, обычно представлен дополнительный функционал: моделирование изменений в заказах и на производстве (“что если”); учет аналогов по материалам; учет альтернативных маршрутов производства; анализ узких мест на производстве; и т.д.
Таким образом, автоматизация планирования производства с помощью APS-систем является важным инструментом бизнеса для повышения его эффективности и конкурентоспособности. Эти системы позволяют улучшить использование ресурсов, сократить время на планирование и повысить точность прогнозирования результата и возможных последствий принятия решений. Внедрение автоматизированных систем планирования подходит для производственных компаний в различных отраслях, везде, где от качественного и актуального плана производства зависит работа основных подразделений (производство, снабжение, продажи, финансы) и результат всей компании.