Календарное планирование в машиностроительном производстве
Представляется, что гораздо более удачными являются представления об оперативном планировании, обоснованные одним из основателей советской школы планирования К.Г.Татевосовым [1].
Согласно этим взглядам, производственное планирование для серийного и индивидуального типов производства состоит из трех последовательных этапов: объемного, календарного и сменно-суточного. Целесообразность такого разделения обусловлена совершенно различными требованиями к планам, составляемым на каждом из этих этапов.
На этапе объемного планирования важно так составить программу выпуска готовой продукции, чтобы обеспечить хорошие экономические показатели производства. На этапе календарного планирования необходим расчет плана изготовления ДСЕ, входящих в готовую продукцию. Наконец, при ежедневном планировании важно обеспечить своевременное выполнение календарного плана. Поэтому на каждом этапе существуют совершенно различные критерии качества плана и соответственно на каждом этапе используются различные алгоритмы его составления.
В данной статье рассматриваются алгоритмы календарного планирования, причем полагается, что производственная программа выпуска готовой продукции с расчетом на некоторый горизонт планирования уже существует.
Как указано в [2], система оперативного планирования характеризуется видом планово-учетной единицы, составом календарно-плановых нормативов и порядком оформления плановой и учетной документации.
При различных типах производства, этапах планирования, а также способах анализа составленных планов удобно использовать различные планово-учетные единицы. Применение ЭВМ позволяет вести параллельное планирование одновременно по нескольким планово-учетным единицам. При таком подходе пользователь имеет возможность в процессе моделирования производственного процесса переходить от анализа крупных планово-учетных единиц к более детальному анализу их составляющих и принимать всесторонне обоснованное решение.
Используемые в системе планирования планово-учетные единицы можно представить в виде иерархического дерева, на нижнем уровне которого, очевидно, находится технологическая операция. Значительно сложнее установить рациональную планово-учетную единицу самого верхнего уровня. При ручном планировании серийного производства в качестве такой единицы обычно используется тип изделия, а индивидуального производства - внешний заказ.
Использование в качестве планово-учетной единицы внешнего заказа удобно с точки зрения производственного и финансового учета, однако имеет очень существенный недостаток – позаказное выполнение работ приводит к малым размерам производственных партий и значительному повышению себестоимости.
Очевидно, что рациональная планово-учетная единица (ПУЕ) верхнего уровня должна удовлетворять нескольким требованиям. Во-первых, она должна отражать величину размеров запасов на складе готовой продукции, целесообразных в момент предполагаемого окончания изготовления этой планово-учетной единицы. Во-вторых, такая ПУЕ должна быть непосредственно связана с выполняемыми заказами. Наконец, в-третьих, использование этой ПУЕ должно обеспечивать изготовление деталей и сборочных единиц партиями возможно более крупного размера.
Одновременное выполнение вышеперечисленных требований в полном объеме, конечно, неосуществимо. Однако можно достичь разумного компромисса, если в основе методологии положить представление о том, что изготовление продукции и производственный учет ведется по партиям изделий и их компонентов, в то время как финансовый учет и отгрузка продукции ведется по заказам. При таком подходе в качестве рациональной ПУЕ верхнего уровня устанавливается т.н. «группа планирования».
[Перепечатка материалов 12NEWS.ru разрешается только с предварительного согласования с редакцией или автором. Если вы читаете этот материал на другом ресурсе, пожалуйста, сообщите нам об этом editor@12news.ru]
Будем понимать под группой планирования набор некоторого количества изделий и запасных частей, одновременно запускаемых в производство. В этот набор имеет смысл включать изделия разных типов с близким конструкторско-технологическим составом, а также запасные части, аналогичные некоторым компонентам таких изделий. Использование группы планирования в качестве базовой ПУЕ позволяет устанавливать достаточно большие размеры производственных партий, т.к. каждая партия деталей или сборочных единиц изготовляется не для одного заказа, и даже не на один плановый период, а для обеспечения установленной группы планирования.
В группе планирования различаются партии запуска и партии выпуска изделий и их компонентов. Исходя из самого определения группы планирования, в одной группе планирования есть только одна партия запуска изделий каждого типа. В то же время партий выпуска изделий одного типа может быть несколько. Сроки изготовления партий выпуска могут относиться к различным планово-учетным периодам, а размеры партий выпуска устанавливаются либо по имеющейся мощности сборочного производства, либо по ожидаемой потребности в продукции для сбыта. Каждая партия выпуска изделий в группе планирования является планово-учетной единицей, находящейся в иерархии ниже группы планирования и типа изделия.
Каждая партия выпуска в группе планирования должна предназначаться для одного или нескольких заказов, каждый из которых также является планово-учетной единицей. Однако непосредственная связь партий выпуска с заказами нецелесообразна, т.к., например, для одного заказа могут выполняться несколько партий выпуска и даже несколько групп планирования. Поэтому имеет смысл ввести еще одну планово-учетную единицу, находящуюся иерархически ниже заказа - т.н. «производственную спецификацию».
В [2] под производственной спецификацией понимается некоторый перечень продукции с указаниями о технологии производства. В излагаемой методологии устанавливается связь между этим перечнем и спецификацией заказа. Спецификация внешнего заказа может содержать ряд позиций с различными типами продукции и различными сроками изготовления этой продукции. Более того, в спецификации заказа могут быть требования о периодической поставке, о поставке продукции одного типа по частям в соответствующие сроки и т.п.
Будем понимать под перечнем производственной спецификации (ПСп) набор изделий и запасных частей из спецификации одного заказа с одинаковой установленной датой поставки. Так же, как и для группы планирования, в одну ПСп имеет смысл включать изделия разных типов с близким конструкторско-технологическим составом и запасные части, аналогичные некоторым компонентам таких изделий. Количество изделий каждого вида в одной ПСп не должно превышать максимально возможной величины партии выпуска этих изделий.
Описанные выше связи планово-учетных единиц можно проиллюстрировать при помощи таблицы «Партии-Заказы», пример которой приведен в таблице 1.
Если рассматривать календарное планирование как часть ERP-системы, то с этой точки зрения таблица 1 представляет собой разновидность т.н. главного план-графика производства. В то же время таблица 1 по сравнению с обычной формой главного план-графика ERP-системы содержит важную дополнительную информацию о партиях выпуска готовой продукции и производственных спецификациях заказов, что существенно влияет на качество календарного планирования.
Основной планово-учетной единицей при автоматизированном календарном планировании производства любого типа является деталь или сборочная единица. Необходимое количество деталей конкретного вида рассчитывается на группу планирования.
Для каждой из позиций продукции, перечисленных в группе планирования, партий запуска деталей и сборочных единиц, входящих в эту продукцию, может быть несколько. Размер партии запуска может быть ограничен либо просто по физически возможному количеству для передачи на обработку, либо по экономическим соображениям. Каждой партии запуска компонента продукции соответствует одна или несколько партий выпуска. Деление на партии выпуска используется при длительном технологическом цикле, особенно когда в этом цикле присутствуют отдельные операции с большой продолжительностью. Размер партии выпуска может устанавливаться также по нормам заделов деталей в сутко-комплектах, однако этот способ рационален только при стабильном производстве и в настоящее время для серийного производства не характерен.
Определение размеров партий запуска и выпуска деталей и сборочных единиц в рамках каждой группы планирования, а также сроков начала и окончания их производства является главной задачей календарного планирования.
Размер партии конструкторских объектов определяется рядом соображений. Прежде всего, количество объектов в партии запуска должно быть не меньше числа, необходимого для сборки партии запуска сборочных единиц, в которую эти объекты входят непосредственно. Обозначив количество сборочных единиц i-ого вида в партии запуска через mi, количество объектов k-ого вида, входящих в одну сборочную единицу, черезWki, получим минимальный размер партии запуска объектов k-ого вида
mmin=mi*Wki (1)
В некоторых случаях по технологическим соображениям, как правило, в случае очень крупных объектов, может быть задан наибольший размер партии mmax.
Таким образом, в общем случае на размер партии накладываются ограничения:
mmin<=m<=mmax (2)
При выполнении условия (2) экономически рациональный объем партии деталей определяется выражением [3]
где M –масса объекта в кг;
Q – количество объектов, требуемое на группу планирования;
P – количество операций над деталью;
Kси – коэффициент сложности изготовления;
Kсн – коэффициент сложности настройки оборудования;
B – параметр, зависящий от вида материала;
Aд – коэффициент оптимальной партии деталей для цеха, соответствующего первой операции изготовления текущей номенклатуры.
Плановые сроки изготовления партий ДСЕ рассчитываются по установленным моментам окончания изготовления партий готовой продукции (таблица 1).
Для этого необходимо определять продолжительность изготовления каждой партии ДСЕ [4] в сутках:
Dt= Int ((T+D1*P+D2*(N–N1)+24*D3*N1)*Kp/(Kи*S*8)+De)+1, (4)
где T - плановая трудоемкость на одном посту изготовления;
Kи – коэффициент интенсивности производства;
S – основное количество рабочих смен на предприятии;
N – число цехов в расцеховке;
N1 – число предприятий-смежников в расцеховке;
P – количество операций в техпроцессе ;
D1 – нормативный коэффициент передачи партии с операции на операцию в часах;
D2 – нормативный коэффициент передачи партии из цеха в цех в часах;
D3 – нормативный коэффициент передачи партии предприятию-смежнику в сутках;
De – длительность естественных процессов в сутках.
Поскольку формула (4) является приближенной, то для корректировки значения продолжительности целесообразно предусмотреть коэффициент продолжительности Kp.
В [4] приводятся алгоритмы расчета календарного плана на основе формул (1- 4) с учетом имеющихся складских и необходимых страховых запасов, а также алгоритмы расчета загрузки групп однотипного оборудования в цехах и потребности в межцеховом транспорте. Результаты расчета целесообразно представить в виде, показанном на рис. 1.
На рис.1 группы планирования разделяются на виды планируемой продукции. Вид продукции описывается такими реквизитами, как обозначение, наименование, номер партии запуска.
Каждый вид продукции выпускается в несколько партий выпуска. Партия выпуска описывается номером партии выпуска в партии запуска, диапазоном серийных номеров готовой продукции, входящей в партию выпуска, датой выпуска. В каждой партии выпуска планируемой продукции входящая в эту партию номенклатура раскрывается по уровням входимости до деталей.
В каждой строке дерева номенклатуры приводятся ее обозначение и наименование. Каждый вид номенклатуры, обеспечивающий комплектацию вышестоящей партии, также выпускается в несколько партий. Для каждой партии выпуска указываются дата запуска, дата выпуска, количество из партии выпуска, идущее на комплектацию партии выпуска вышестоящей номенклатуры.
Экранная таблица плана комплектации для номенклатуры в дереве, подлежащей изготовлению и имеющей уровень входимости больше нуля, состоит из двух частей. В верхней части для каждого вида номенклатуры раскрывается полное дерево партий запуска и выпуска этой номенклатуры. В нижней части раскрывается маршрутный техпроцесс для каждой партии выпуска.
Рис. 1 – Дерево изделия и его план изготовления
Результаты планирования, показанные на рис.1, позволяют формировать все необходимые плановые документы.
Мауэргауз Ю. Е.©
12NEWS
Литература
1. Татевосов К.Г. Основы оперативно-производственного планирования на машиностроительном предприятии.-Л.: Машиностроение, 1985.
2. Грачева К.А, Захарова М.К и др; Под ред. Скворцова Ю. В., Некрасова Л.А. Организация и планирование машиностроительного производства. –М.: Высш. шк., 2005.
3. Мауэргауз Ю.Е. Информационные системы промышленного менеджмента.-М.: Филинъ, 1999.
4. Мауэргауз Ю.Е. Автоматизация оперативного планирования в машиностроительном производстве. - М.: Экономика, 2007.
Согласно этим взглядам, производственное планирование для серийного и индивидуального типов производства состоит из трех последовательных этапов: объемного, календарного и сменно-суточного. Целесообразность такого разделения обусловлена совершенно различными требованиями к планам, составляемым на каждом из этих этапов.
На этапе объемного планирования важно так составить программу выпуска готовой продукции, чтобы обеспечить хорошие экономические показатели производства. На этапе календарного планирования необходим расчет плана изготовления ДСЕ, входящих в готовую продукцию. Наконец, при ежедневном планировании важно обеспечить своевременное выполнение календарного плана. Поэтому на каждом этапе существуют совершенно различные критерии качества плана и соответственно на каждом этапе используются различные алгоритмы его составления.
В данной статье рассматриваются алгоритмы календарного планирования, причем полагается, что производственная программа выпуска готовой продукции с расчетом на некоторый горизонт планирования уже существует.
Как указано в [2], система оперативного планирования характеризуется видом планово-учетной единицы, составом календарно-плановых нормативов и порядком оформления плановой и учетной документации.
При различных типах производства, этапах планирования, а также способах анализа составленных планов удобно использовать различные планово-учетные единицы. Применение ЭВМ позволяет вести параллельное планирование одновременно по нескольким планово-учетным единицам. При таком подходе пользователь имеет возможность в процессе моделирования производственного процесса переходить от анализа крупных планово-учетных единиц к более детальному анализу их составляющих и принимать всесторонне обоснованное решение.
Используемые в системе планирования планово-учетные единицы можно представить в виде иерархического дерева, на нижнем уровне которого, очевидно, находится технологическая операция. Значительно сложнее установить рациональную планово-учетную единицу самого верхнего уровня. При ручном планировании серийного производства в качестве такой единицы обычно используется тип изделия, а индивидуального производства - внешний заказ.
Использование в качестве планово-учетной единицы внешнего заказа удобно с точки зрения производственного и финансового учета, однако имеет очень существенный недостаток – позаказное выполнение работ приводит к малым размерам производственных партий и значительному повышению себестоимости.
Очевидно, что рациональная планово-учетная единица (ПУЕ) верхнего уровня должна удовлетворять нескольким требованиям. Во-первых, она должна отражать величину размеров запасов на складе готовой продукции, целесообразных в момент предполагаемого окончания изготовления этой планово-учетной единицы. Во-вторых, такая ПУЕ должна быть непосредственно связана с выполняемыми заказами. Наконец, в-третьих, использование этой ПУЕ должно обеспечивать изготовление деталей и сборочных единиц партиями возможно более крупного размера.
Одновременное выполнение вышеперечисленных требований в полном объеме, конечно, неосуществимо. Однако можно достичь разумного компромисса, если в основе методологии положить представление о том, что изготовление продукции и производственный учет ведется по партиям изделий и их компонентов, в то время как финансовый учет и отгрузка продукции ведется по заказам. При таком подходе в качестве рациональной ПУЕ верхнего уровня устанавливается т.н. «группа планирования».
[Перепечатка материалов 12NEWS.ru разрешается только с предварительного согласования с редакцией или автором. Если вы читаете этот материал на другом ресурсе, пожалуйста, сообщите нам об этом editor@12news.ru]
Будем понимать под группой планирования набор некоторого количества изделий и запасных частей, одновременно запускаемых в производство. В этот набор имеет смысл включать изделия разных типов с близким конструкторско-технологическим составом, а также запасные части, аналогичные некоторым компонентам таких изделий. Использование группы планирования в качестве базовой ПУЕ позволяет устанавливать достаточно большие размеры производственных партий, т.к. каждая партия деталей или сборочных единиц изготовляется не для одного заказа, и даже не на один плановый период, а для обеспечения установленной группы планирования.
В группе планирования различаются партии запуска и партии выпуска изделий и их компонентов. Исходя из самого определения группы планирования, в одной группе планирования есть только одна партия запуска изделий каждого типа. В то же время партий выпуска изделий одного типа может быть несколько. Сроки изготовления партий выпуска могут относиться к различным планово-учетным периодам, а размеры партий выпуска устанавливаются либо по имеющейся мощности сборочного производства, либо по ожидаемой потребности в продукции для сбыта. Каждая партия выпуска изделий в группе планирования является планово-учетной единицей, находящейся в иерархии ниже группы планирования и типа изделия.
Каждая партия выпуска в группе планирования должна предназначаться для одного или нескольких заказов, каждый из которых также является планово-учетной единицей. Однако непосредственная связь партий выпуска с заказами нецелесообразна, т.к., например, для одного заказа могут выполняться несколько партий выпуска и даже несколько групп планирования. Поэтому имеет смысл ввести еще одну планово-учетную единицу, находящуюся иерархически ниже заказа - т.н. «производственную спецификацию».
В [2] под производственной спецификацией понимается некоторый перечень продукции с указаниями о технологии производства. В излагаемой методологии устанавливается связь между этим перечнем и спецификацией заказа. Спецификация внешнего заказа может содержать ряд позиций с различными типами продукции и различными сроками изготовления этой продукции. Более того, в спецификации заказа могут быть требования о периодической поставке, о поставке продукции одного типа по частям в соответствующие сроки и т.п.
Будем понимать под перечнем производственной спецификации (ПСп) набор изделий и запасных частей из спецификации одного заказа с одинаковой установленной датой поставки. Так же, как и для группы планирования, в одну ПСп имеет смысл включать изделия разных типов с близким конструкторско-технологическим составом и запасные части, аналогичные некоторым компонентам таких изделий. Количество изделий каждого вида в одной ПСп не должно превышать максимально возможной величины партии выпуска этих изделий.
Описанные выше связи планово-учетных единиц можно проиллюстрировать при помощи таблицы «Партии-Заказы», пример которой приведен в таблице 1.
Если рассматривать календарное планирование как часть ERP-системы, то с этой точки зрения таблица 1 представляет собой разновидность т.н. главного план-графика производства. В то же время таблица 1 по сравнению с обычной формой главного план-графика ERP-системы содержит важную дополнительную информацию о партиях выпуска готовой продукции и производственных спецификациях заказов, что существенно влияет на качество календарного планирования.
Основной планово-учетной единицей при автоматизированном календарном планировании производства любого типа является деталь или сборочная единица. Необходимое количество деталей конкретного вида рассчитывается на группу планирования.
Для каждой из позиций продукции, перечисленных в группе планирования, партий запуска деталей и сборочных единиц, входящих в эту продукцию, может быть несколько. Размер партии запуска может быть ограничен либо просто по физически возможному количеству для передачи на обработку, либо по экономическим соображениям. Каждой партии запуска компонента продукции соответствует одна или несколько партий выпуска. Деление на партии выпуска используется при длительном технологическом цикле, особенно когда в этом цикле присутствуют отдельные операции с большой продолжительностью. Размер партии выпуска может устанавливаться также по нормам заделов деталей в сутко-комплектах, однако этот способ рационален только при стабильном производстве и в настоящее время для серийного производства не характерен.
Определение размеров партий запуска и выпуска деталей и сборочных единиц в рамках каждой группы планирования, а также сроков начала и окончания их производства является главной задачей календарного планирования.
Размер партии конструкторских объектов определяется рядом соображений. Прежде всего, количество объектов в партии запуска должно быть не меньше числа, необходимого для сборки партии запуска сборочных единиц, в которую эти объекты входят непосредственно. Обозначив количество сборочных единиц i-ого вида в партии запуска через mi, количество объектов k-ого вида, входящих в одну сборочную единицу, черезWki, получим минимальный размер партии запуска объектов k-ого вида
mmin=mi*Wki (1)
В некоторых случаях по технологическим соображениям, как правило, в случае очень крупных объектов, может быть задан наибольший размер партии mmax.
Таким образом, в общем случае на размер партии накладываются ограничения:
mmin<=m<=mmax (2)
При выполнении условия (2) экономически рациональный объем партии деталей определяется выражением [3]
где M –масса объекта в кг;
Q – количество объектов, требуемое на группу планирования;
P – количество операций над деталью;
Kси – коэффициент сложности изготовления;
Kсн – коэффициент сложности настройки оборудования;
B – параметр, зависящий от вида материала;
Aд – коэффициент оптимальной партии деталей для цеха, соответствующего первой операции изготовления текущей номенклатуры.
Плановые сроки изготовления партий ДСЕ рассчитываются по установленным моментам окончания изготовления партий готовой продукции (таблица 1).
Для этого необходимо определять продолжительность изготовления каждой партии ДСЕ [4] в сутках:
Dt= Int ((T+D1*P+D2*(N–N1)+24*D3*N1)*Kp/(Kи*S*8)+De)+1, (4)
где T - плановая трудоемкость на одном посту изготовления;
Kи – коэффициент интенсивности производства;
S – основное количество рабочих смен на предприятии;
N – число цехов в расцеховке;
N1 – число предприятий-смежников в расцеховке;
P – количество операций в техпроцессе ;
D1 – нормативный коэффициент передачи партии с операции на операцию в часах;
D2 – нормативный коэффициент передачи партии из цеха в цех в часах;
D3 – нормативный коэффициент передачи партии предприятию-смежнику в сутках;
De – длительность естественных процессов в сутках.
Поскольку формула (4) является приближенной, то для корректировки значения продолжительности целесообразно предусмотреть коэффициент продолжительности Kp.
В [4] приводятся алгоритмы расчета календарного плана на основе формул (1- 4) с учетом имеющихся складских и необходимых страховых запасов, а также алгоритмы расчета загрузки групп однотипного оборудования в цехах и потребности в межцеховом транспорте. Результаты расчета целесообразно представить в виде, показанном на рис. 1.
На рис.1 группы планирования разделяются на виды планируемой продукции. Вид продукции описывается такими реквизитами, как обозначение, наименование, номер партии запуска.
Каждый вид продукции выпускается в несколько партий выпуска. Партия выпуска описывается номером партии выпуска в партии запуска, диапазоном серийных номеров готовой продукции, входящей в партию выпуска, датой выпуска. В каждой партии выпуска планируемой продукции входящая в эту партию номенклатура раскрывается по уровням входимости до деталей.
В каждой строке дерева номенклатуры приводятся ее обозначение и наименование. Каждый вид номенклатуры, обеспечивающий комплектацию вышестоящей партии, также выпускается в несколько партий. Для каждой партии выпуска указываются дата запуска, дата выпуска, количество из партии выпуска, идущее на комплектацию партии выпуска вышестоящей номенклатуры.
Экранная таблица плана комплектации для номенклатуры в дереве, подлежащей изготовлению и имеющей уровень входимости больше нуля, состоит из двух частей. В верхней части для каждого вида номенклатуры раскрывается полное дерево партий запуска и выпуска этой номенклатуры. В нижней части раскрывается маршрутный техпроцесс для каждой партии выпуска.
Рис. 1 – Дерево изделия и его план изготовления
Результаты планирования, показанные на рис.1, позволяют формировать все необходимые плановые документы.
Мауэргауз Ю. Е.©
12NEWS
Литература
1. Татевосов К.Г. Основы оперативно-производственного планирования на машиностроительном предприятии.-Л.: Машиностроение, 1985.
2. Грачева К.А, Захарова М.К и др; Под ред. Скворцова Ю. В., Некрасова Л.А. Организация и планирование машиностроительного производства. –М.: Высш. шк., 2005.
3. Мауэргауз Ю.Е. Информационные системы промышленного менеджмента.-М.: Филинъ, 1999.
4. Мауэргауз Ю.Е. Автоматизация оперативного планирования в машиностроительном производстве. - М.: Экономика, 2007.
© Галактика, 2007
© Издание 12NEWS (ИП Маринин А.Л.), 2007
