Planowanie zdolności produkcyjnych

Planowanie zdolności produkcyjnych w procesie planowania produkcji

 

Planując produkcję w rzetelny i odpowiedzialny sposób trudno nie poświęcić uwagi zagadnieniu planowania zdolności produkcyjnych.

Planowanie zdolności produkcyjnych jest immanentnym elementem procesu zintegrowanego planowania produkcji. Można z dużą dozą pewności stwierdzić, że pominięcie analizy zdolności produkcyjnych spowoduje niewykonanie planu albo doprowadzi do nieefektywnego wykorzystania zasobów.

Odnosząc się do zintegrowanego modelu planowania produkcji wg APICS możemy zauważyć, że podobnie jak planowanie priorytetów tak i planowanie zdolności produkcyjnych jest ułożone w hierarchii uwzględniającej horyzonty planowania oraz szczegółowość analizowanych danych. Co więcej, na każdym poziomie planowania priorytetów widzimy powiązany z nim mechanizm dotyczący analizy zdolności produkcyjnych. Widać więc, że planowanie produkcji bez analizy zdolności produkcyjnych jest niepełne. Model planowania wg APICS zakłada, że określone na poziomie MRP priorytety, są analizowane pod kątem zdolności produkcyjnych z wykorzystaniem mechanizmu CRP.

Czym jest CRP?

Planowanie zdolności produkcyjnych – Capacity Requirements Planning (CRP) – jest mechanizmem, który pozwala zweryfikować czy przyjęty plan priorytetów, wynikający z MRP, jest wykonalny. Analizowane są zarówno dostępne jak i wymagane zasoby produkcyjne (np. gniazda robocze) w określonych okresach planistycznych. CRP pozwala zidentyfikować w danym okresie, którego zasobu posiadamy nadmiar, a którego posiadamy zbyt mało. Dzięki tej identyfikacji planista produkcji ma możliwość reakcji i podjęcia właściwych działań tak aby zbilansować dostępne i wymagane zasoby. Mogą to być m. in. decyzje dotyczące:

  1. Zmiany posiadanych zasobów
    • Uruchomienie dodatkowej zmiany
    • Zredukowanie liczby zmian
    • Uruchomienie nadgodzin
    • Przesunięcie pracowników z miejsc niedociążonych w miejsca przeciążone
    • Kooperacja
    • Wykorzystanie alternatywnych marszrut
  2. Modyfikacji zapotrzebowania na zasoby
    • Zmiana terminów realizacji
    • Zmiana wielkości zlecenia
    • Zakup detali zwykle produkowanych i odwrotnie

Trzeba pamiętać, że dokładność analizowanych przez CRP danych jest większa niż ta na poziomie planu MPS i jednocześnie nie jest tak dokładna i precyzyjna jak w przypadku harmonogramu szczegółowego. Różny jest także horyzont planistyczny w jakim się poruszamy. Te dwa czynniki determinują rodzaj decyzji jakie podejmujemy w procesie planowania. Wykorzystanie mechanizmu CRP w jego podstawowym ujęciu, nie zawsze jest zasadne. Środowisko produkcyjne w jakim funkcjonujemy determinuje czy CRP jest wystarczającym i użytecznym narzędziem. CRP możemy wykorzystywać w produkcji gniazdowej lub wsadowej, natomiast nie koniecznie ma zastosowanie w przypadku produkcji ciągłej lub powtarzalnej.

Mechanizm CRP – dane wejściowe i dane wyjściowe

Poprawność działania i użyteczność analizy CRP w dużym stopniu zależy od jakości danych wejściowych co w oczywisty sposób wpływa także na jakość danych wyjściowych, a w dalszej kolejności ich przydatność w podejmowaniu decyzji planistycznych. Poprawne przeprowadzenie analizy CRP wymaga dysponowania określonymi danymi.

Są to dane o:

  • Zleceniach produkcyjnych
  • Planowanych uruchomieniach (MRP)
  • Kalendarzach dla maszyn
  • Marszrutach technologicznych
  • Bieżącej realizacji operacji

Mechanizm CRP – określenie dostępnej zdolności (capacity)

Określając dostępność zasobów należy uwzględnić kilka czynników i pamiętać o ograniczeniach. Dostępna zdolność (capacity) zależna jest od tego jakie zasoby (np. gniazda produkcyjne) są wymagane przy wytwarzaniu danego produktu oraz jaki asortyment planujemy wyprodukować.

Jednostki w jakich określamy zdolność mogą się różnić w zależności od środowiska produkcyjnego lub potrzeb. Najczęściej używane są godziny ale mogą to być jednostki miary dla produktów (kilogramy, litry, sztuki itp.), niezbędne kwalifikacje pracowników, narzędzia lub zużywane media. Dostępność definiowana jest przy użyciu kalendarza, który określa dni produkcyjne oraz ilość zmian produkcyjnych w każdym z nich. Zdefiniowana w kalendarzu dostępność zasobów określa maksymalną zdolność produkcyjną. Oznacza to produkcję bez żadnych zakłóceń w całym dostępnym czasie czyli określa sytuację idealną. Jednak przyjęcie takiej dostępności podczas kalkulacji CRP doprowadzi do tego, że plan nie zostanie zrealizowany w założonych terminach. Wynika to z faktu, że rzeczywista zdolność jest niższa i taka powinna być uwzględniana w obliczeniach CRP.

Dostępność zasobów możemy definiować w dwojaki sposób:

 

  1. W oparciu o faktyczną dostępność identyfikowaną na podstawie danych historycznych (demonstrated capacity)
  2. Ocena w oparciu o czas dostępny, wykorzystanie i wydajność (rated capacity)

Pierwszy sposób opiera się na danych historycznych dotyczących rzeczywiście wykonanej produkcji. W zależności od dostępnych danych mogą to być rzeczywiście przepracowane godziny lub może to być rzeczywista wielkość produkcji pomnożona przez godziny normatywne. Uzyskane w ten sposób wyniki są wartościami średnimi (nie maksymalnymi) i nie uwzględniają wydajności i wykorzystania zasobów, chociaż w oczywisty sposób wpływają one na uzyskane dane.

Drugi sposób pozwala na uzyskanie lepszego obrazu tego czym dysponujemy jednak wymaga on wyższej jakości zbieranych danych produkcyjnych. Poniższa formuła przedstawia sposób w jaki dokonujemy obliczeń:

Rated capacity [h]= czas dostępny [h] x wykorzystanie [%] x wydajność [%]

gdzie:

  • Czas dostępny (Available time) – czas wynikający z kalendarza produkcyjnego określający ilość dostępnych maszyn, dni w których pracują, ilość zmian produkcyjnych oraz ilość godzin na zmianę
  • Wykorzystanie (Utilization) – procent wyliczony jako stosunek godzin rzeczywiście przepracowanych do godzin dostępnych
  • Wydajność (Efficiency) – procent wyliczony jako stosunek godzin rzeczywistych do godzin normatywnych

Prawidłowe, czyli w możliwie najlepszy sposób oddające rzeczywistość, określenie dostępności naszych zasobów jest jednym z kluczowych elementów wpływających na jakość, a co za tym idzie użyteczność, analizy CRP.

Mechanizm CRP – określenie potrzebnej zdolności (load)

Określenie potrzebnej zdolności jest zagadnieniem dotyczącym nie tylko ilości potrzebnego czasu (lub innych użytych jednostek miary) pracy maszyny lub gniazda ale także dotyczy tego kiedy ten czas będzie potrzebny. Inaczej mówiąc, musimy zapotrzebowanie na zdolności rozłożyć w czasie. Obliczenie potrzebnego czasu jest relatywnie proste i potrzebne są do tego dane z marszruty technologicznej (normatywy czasowe) oraz informacja o wielkości zlecenia produkcyjnego. Iloczyn wielkości partii produkcyjnej i czasu jednostkowego, powiększony o czas potrzebny na przezbrojenie daje nam ilość czasu potrzebnego na wykonanie określonej operacji zlecenia produkcyjnego na wskazanej w marszrucie maszynie bądź gnieździe.

Określenie w których okresach planistycznych będą realizowane, które operacje zleceń, zależy w CRP od dwóch czynników:

  1. Kierunku planowania
  2. Sposobu obciążania zasobów

Kierunek planowania może być ‚do tyłu’ lub ‚do przodu’. W pierwszym przypadku planowanie rozpoczyna się od terminu realizacji zlecenia, zaczynając od ostatniej operacji w marszrucie i kolejno przechodząc do operacji wcześniejszych, aż do zaplanowania wszystkich. Data rozpoczęcia danej operacji jest jednocześnie najpóźniejszą datą zakończenia operacji poprzedzającej.

W przypadku planowania ‚do przodu’ planowanie rozpoczyna się dzisiaj począwszy od pierwszej operacji marszruty i kolejno przechodząc do operacji późniejszych, aż do zaplanowania wszystkich. Data zakończenia danej operacji jest jednocześnie najwcześniejszą datą rozpoczęcia operacji następnej.

Jeżeli chodzi o sposób obciążenia zasobów to mamy do czynienia z dwojakim podejściem:

  1. Z uwzględnieniem obciążenia (finite loading) – operacje są planowane do poziomu maksymalnej zdolności maszyny lub gniazda. Jeżeli jest ona przekraczana to szukana jest wcześniej lub później dostępna zdolność, w zależności od kierunku planowania. W tej metodzie potrzebne jest określenie priorytetów
  2. Bez uwzględnienia obciążenia (infinite loading) – operacje są planowane tak jakby zdolności każdej z maszyn były nieograniczone

Stosowanie opisanych powyżej metod kolejkowania i obciążania zdolności zależy od konkretnego przypadku. Jeżeli mamy do czynienia z fabryką w której dostępne moce produkcyjne przekraczają znacznie potrzeby, to sensowniejsze może być użycie planowania ‚do przodu’ unikając sytuacji w której istnieje koszyk niezrealizowanych zleceń, a maszyny nie pracują. W innym przypadku używając sposobu finite loading możemy doprowadzić do sytuacji, kiedy obciążenie zdolności jest zbilansowane ale przekroczone są terminy realizacji zamówień. Z kolei zastosowanie podejścia infinite loading może skutkować planem, który jest niewykonalny z powodu zbyt małych zdolności.

Najlepszą kombinacją – mającą sens w największej liczbie przypadków – jest stosowanie planowania ‚do tyłu’ wraz z infinite loading. Takie podejście pozwala w dość łatwy sposób zidentyfikować gdzie występują problemy z przeciążonymi zasobami przy jednoczesnym zachowaniu wymaganych terminów realizacji. Daje to możliwość podjęcia przez planistę działań mających na celu odpowiednie zbilansowanie zdolności.

Podsumowanie

Analiza CRP może w znakomity sposób podnieść jakość procesu planowania produkcji. Pozwala przyjrzeć się nie tylko potrzebom związanym z materiałami czy półproduktami ale pozwala oszacować czy mamy wystarczające zdolności produkcyjne aby zrealizować założony plan zleceń. Daje możliwość podjęcia odpowiednich działań i z jednej strony odciążyć miejsca, które są okresowo przeciążone, a z drugiej dociążyć i w lepszym stopniu wykorzystać miejsca, które są niewykorzystane w pełni. Dzięki temu możemy dostosować realizację produkcji w taki sposób aby jak najlepiej odpowiedzieć na potrzeby rynku. Ponieważ analiza CRP dotyczy średniego i krótkiego horyzontu, należy pamiętać, że podejmowane decyzje dotyczą działań, których realizacja nie wymaga zbyt długiego okresu czasu.