Продолжая разговор, начатый в предыдущем номере, автор сосредоточился на сопоставлении западных и традиционных отечественных методов производственного планирования, на проблемах, возникающих при внедрении западных методов производственного ...

Таблица. Иерархия задач производственного планирования MRP II / ERP и традиционных АСУ

Ключевые моменты

  • Сопоставление западных и традиционных отечественных методов производственного планирования.
  • Проблемы, возникающие при внедрении западных методов производственного планирования на отечественных предприятиях.
  • Необходимость интеграции и совместной эксплуатации ERP-систем c другими приложениями на предприятии.
  • Проблема выбора «глубины и детализации» внедрения ERP-систем в управлении производством.
Виктор Михайлович Когаловский — консультант. С ним можно связаться по электронной почте: victor.kogalovsky@mtu-net.ru или vct@altavista.net

В статье [1] обсуждались проблемы и компромиссы, связанные с применением традиционных отечественных систем производственного планирования. В этой публикации рассмотрим особенности внедрения систем производственного планирования, использующих методологию MRP / MRP II (см. рисунок). Там, где это возможно, будем придерживаться отечественной терминологии. В центре внимания будут «производственные» причины проблем, возникающих при внедрении западных систем и их эксплуатации. (Под «производственными» будем понимать причины, лежащие в области организации производства и реально складывающейся архитектуры систем, а не, например, в части влияния человеческого фактора.)

Как и в статье [1], будем ориентироваться на специфику дискретного (механосборочного) производства, хотя многие положения в равной степени относятся и к непрерывному производству.

Иерархия задач производственного планирования, принятая на Западе

Особенности стратегического планирования

В качестве планов верхнего уровня (долгосрочных, перспективных, стратегических), определяющих деятельность западных предприятий в целом и формирующих исходную информацию для производственного планирования (см. [2], [4]), применяются:

  • Corporate Charter (устав) — задает фундаментальные цели предприятия и корпоративные стандарты, ориентацию на рынки, структуру собственности и структуру управления, позиционирование предприятия и отношений с собственниками и сотрудниками и др.
  • Strategic Business Plan (стратегический бизнес-план) — формируется на пять-десять лет и определяет стратегии финансирования и выпуска продукции, роста объема продаж, доли рынка и др.
  • Business Plan (бизнес-план) — формируется на один-три года (часто с разбивкой по кварталам) и уточняет источники инвестиций, задает направления развития производственных мощностей, требования к персоналу, материальным и финансовым ресурсам. Включает укрупненный план продаж в денежном выражении.
  • Sales and Operations Plan (стратегический план сбыта и производства — «портфель заказов») — формируется на один-два года, уточняет бизнес-планы и отражает прогнозы продаж и отгрузки готовой продукции, укрупненные показатели производства для обеспечения поставок в соответствии с прогнозом, запасы, незавершенное производство. В составлении прогнозов сбыта (Sales Forecasts) участвуют отделы маркетинга (оценка внешних факторов), сбыта (сведения о заказчиках и о ходе продаж) и производство (обобщение фактических данных о ходе производства). Прогнозы формируются на долгосрочную перспективу (более года), на средние сроки (от шести месяцев до года) и на ближайшие интервалы времени (несколько недель). Прогнозы используются на всех этапах планирования, от стратегического до формирования графиков производства. При планировании хода производства прогнозы восполняют неукомплектованность портфеля заказов реальными заказами.

Замечание о терминологии

Прежде чем переходить к детальному рассмотрению собственно задачи производственного планирования, отметим следующую терминологическую особенность. В зарубежной технической литературе используется термин CAPP — Computer Aided Process Planning, в котором присутствует слово Planning — планирование. Однако работы, которые этот термин обозначает (выбор технологического оборудования и инструмента, проектирование оснастки, разработка маршрутных и операционных технологий, расчеты нормативов), относятся в отечественной терминологии к этапу технологической подготовки производства, а не к производственному планированию.

Задачи производственного планирования

Производственное планирование в западной терминологии охватывает следующие задачи:

  • составление плана по производству (Production Plan),
  • формирование комплексного графика производства (Master Production Schedule — MPS),
  • планирование потребностей в материальных ресурсах (Material Requirements Planning — MRP),
  • детальное планирование и управление производством (Shop Floor Control), учет хода производства (Data Collection), управление производством и диспетчирование (Dispatching).

При решении всех этих задач планирования в ERP с помощью вспомогательных задач выполняется балансировка планов, производственных мощностей и других производственных ресурсов.

В таблице приведены характеристики этих задач и показана разная степень детальности планирования при последовательном их выполнении, приведены соответствующие задачам планирования задачи балансировки производственных мощностей. Кроме того, приведена соответствующая иерархия задач планирования, принятая в отечественных АСУ. С учетом обзора отечественных методов производственного планирования в [1] можно сделать вывод об общем соответствии отечественной и западной иерархий задач производственного планирования. Однако более детальное рассмотрение современных западных подходов демонстрирует некоторые особенности, о которых пойдет речь ниже.

Формирование комплексного графика производства

Комплексный график производства — это представление информации о производственных заданиях в форме, удобной для применения системами MRP (планирование потребностей в материальных ресурсах).

Особенность формирования комплексного графика производства в MRP II / ERP состоит в том, что на последующих этапах планирования нет механизмов, компенсирующих отклонения от MPS (например, вызванные неудачным прогнозированием, неточным расчетом заделов или простоями). Отсюда следует, что организация производства не должна допускать работ, не включенных в план, или «встречных планов», поступающих от производственных подразделений. На наших предприятиях поиск работы в случае простоев, например выполнение работ из последующих плановых периодов, был обычным решением. В современных условиях, особенно при внедрении интегрированных систем, так поступать нельзя. Часто дешевле оплатить простой, поскольку, например, могут быть израсходованы дефицитные материальные ресурсы, запланированные для других срочных заказов, что приведет к срыву программы всего предприятия.

Рис. 1. Предмет обсуждения в этой статье

Все позиции (производственные задания), представленные в MPS, должны быть укомплектованы конструкторской и технологической документацией. В качестве исходной информации для формирования MPS используются прогнозы сбыта (Sales Forecasts), планы по производству (Production Plan), производственная программа для выпускающих цехов (Final Assembly Schedule — FAS) и информация о принятых заказах. В силу усреднения прогнозы по большим группам продукции оказываются более точными, чем прогнозы по конкретным изделиям. Поэтому при формировании производственной программы и комплексных графиков производства обычно оперируют группами продукции, а не изделиями конкретных наименований.

Согласование планов по производству, планов по продажам (Sales Plans) и прогнозов сбыта осуществляется модулем Demand Management (управление спросом). Этот модуль позволяет при формировании комплексного графика буферировать колебания спроса, обеспечивая равномерный и ритмичный ход производства за счет выбора его организации (позаказной, на склад и др.). При формировании MPS учитывается наличие готовых изделий на складе, а также заказанных, но еще не отгруженных изделий (backlog) и незавершенное производство (work-in-process).

Существенно, что MPS не является однородным [2, 4]. В него включаются и принятые заказы на поставку продукции, и прогнозы поставок. Чем шире горизонт планирования, захватываемый при формировании комплексного графика, тем раньше получают информацию о предстоящих заказах службы снабжения и производства, но, с другой стороны, тем больше в этих данных доля прогнозов по сравнению с реально принятыми заказами.

Детализация данных в MPS может меняться в зависимости от сроков выполнения позиций плана (ближайший уровень — фактические заказы и фактические сроки их выполнения, промежуточный уровень — прогноз по группам изделий с детализацией по неделям, дальний уровень — прогноз по укрупненным группам изделий с детализацией по месяцам). Следовательно, MPS может включать информацию, относящуюся в отечественных системах и к производственной программе, и к этапам объемного и даже оперативного планирования.

Планирование потребностей в материальных ресурсах

Планирование потребностей в материальных ресурсах — это метод календарного планирования, позволяющий автоматически формировать заказы на изготовление (пополнение) изделий, компонентов и других материальных ресурсов, динамически назначать приоритеты работ, а также корректировать заказы, находящиеся в производстве, с учетом меняющихся потребностей. Такие планы могут строиться на месяц (реже — на квартал или год вперед) с разбивкой по неделям (декадам). Не реже чем еженедельно (ежедекадно) планы обновляются.

В качестве исходной информации для планирования потребностей в материальных ресурсах, кроме уже упомянутого комплексного графика MPS, используются Bill Of Matherials (BOM) — спецификация состава изделия, Routing — технологическая информация (маршрутные и операционные технологии), информация о наличии и состоянии материальных ресурсов и готовой продукции, информация о незавершенном производстве, информация об открытых заказах на производство продукции и поставку материалов. Кроме того, используется нормативная информация: опережения запуска/выпуска, длительность производственного цикла, размеры партий запуска.

Техника MRP имеет следующие особенности.

  • Проводится детализация комплексного графика (MPS). Для этого комплексный график сопоставляется со спецификацией — составом изделия. С учетом потребности в изделиях определяются потребности в узлах, компонентах и других материальных ресурсах.
  • По нормативным срокам выполнения заказа на изделия определяется дата запуска изделий в производство.
  • Автоматически формируется заказ на производство узлов к заданному сроку в заданном количестве.
  • Потребность в узлах соотносится со спецификацией — составом изделия и определяется потребность во входящих в каждый узел подузлах и других используемых материальных ресурсах (расчет повторяется в зависимости от числа уровней спецификации.
  • По маршрутным и операционным технологиям определяются трудоемкости выполнения работ на каждой группе технологического оборудования и определяется план загрузки производственных мощностей.
  • Работы упорядочиваются по приоритетам с учетом срока выполнения заказов.

Замечание о детальности MRP

Точность результатов MRP и последующих этапов более детального планирования прямо зависит от точности и агрегированности их исходных данных. В случае если процесс производства описывается укрупненно (например, по цеховым переделам), уточнение планов и учета хода производства передается на этап оперативного планирования и диспетчирования. Однако создание приложений детального планирования на цеховом уровне наряду с системой планирования верхнего уровня может потребоваться даже при обеспечении максимальной детализации технологической информации для MRP. Это может потребоваться в случаях организации вариантных технологических маршрутов (то есть возможности выполнения работ на разном, только частично взаимозаменяемом технологическом оборудовании, например на универсальных станках и обрабатывающих центрах).

Особенности планирования производственных мощностей

Цель Capacity Requirements Planning (CRP — планирование производственных мощностей) — расчет трудоемкости выполнения заданий в привязке к срокам их завершения и к группам технологического оборудования. В случае несбалансированности задачи планирования производственных мощностей и планирования потребностей в материальных ресурсах могут выполняться в несколько итераций.

В условиях западных предприятий необходимости в итерациях практически нет, поскольку по традиции позаказное производство организуется с резервом свободных производственных мощностей. До последнего времени на отечественных предприятиях был принят прямо противоположный подход, состоящий в стремлении к максимальной загрузке оборудования.

Избежать итераций можно, перенося разрешение противоречий на этап оперативного планирования и диспетчирования с расчетами всех критических ресурсов (в том числе производственных мощностей) уже при составлении расписаний.

Реализация обратных связей при выполнении планов

Планы, полученные от системы MRP, поступают в системы диспетчирования и оперативного планирования для уточнения и реализации(Execution — это производство, выполнение плановых заданий).

Обычно этими системами охватывается интервал времени менее декады (недели, месяца). На этом этапе выполняется Scheduling — точное планирование не только очередности работ, но и сроков их начала и выполнения. К оперативному планированию относится и ежедневное формирование графиков загрузки оборудования (Daily Dispatch Lists).

Обратные связи системы планирования реализуются с помощью сбора данных о ходе производства и их передачи в систему планирования.

При отметке о выполнении технологических операций автоматически списываются материальные ресурсы в соответствии с заданными в операционных технологиях нормативами. В то же время работы, отмеченные как выполненные, становятся доступными MRP для планирования очередных этапов обработки.

Очевидно, что на точно составленные планы оказывают влияние любые изменения производственной ситуации (отказ оборудования, задержка с поступлением материалов, обнаружение брака, увеличение фактической длительности обработки по сравнению с плановой). Поэтому важнейшим показателем качества оперативных планов является их устойчивость (минимизация влияния на производство отклонений от заданного расписания и, следовательно, минимизация числа ситуаций, которые могут привести к необходимости перепланирования) — см. [3].

Опыт производственного планирования свидетельствует о том, что устойчивость планирования и стабильность работы предприятия достигается при наличии у руководителей резервов на каждом уровне управления. Например, мастер участка должен иметь подстраховку на случай невыхода на работу квалифицированного рабочего, а директор планово-диспетчерского отдела — на случай появления выгодного коммерческого заказа или выявления на сборочных операциях брака механообработки.

Несмотря на то что традиционными, но дорогими средствами повышения устойчивости планирования являются резервы производственных мощностей, резервы времени или заделы, могут быть предложены также специальные методы планирования, повышающие устойчивость оперативных планов (см. [3]). К ним, в частности, можно отнести создание и использование приложений более детального планирования на цеховом уровне наряду с системой планирования MRP II / ERP.

Сосуществование ERP с другими подсистемами интегрированной системы управления

В статье [1] рассматривались причины «разрывов» при решении цепочки задач планирования в отечественных АСУ. Разрывы возникали, например, при реализации централизованной системы оперативного планирования «верхнего уровня», оперирующей укрупненной информацией, и, с другой стороны, функционирующих автономно систем детального оперативного планирования в цехах.

Один из парадоксов внедрения новых систем состоит в том, что такая же ситуация может быть повторена в новых условиях с применением новых средств. Выше мы уже говорили о случаях недостаточной детализации планирования MRP или особенностях организации производства (вариантные технологические маршруты), приводящих к необходимости создания приложений более детального планирования на цеховом уровне наряду с системой планирования «верхнего уровня» MRP / ERP.

Как было отмечено в [5], ERP еще не составляет интегрированной системы управления. Системы MRP II / ERP не могут заменить все приложения, эксплуатируемые на предприятии, модули этих систем практически всегда используются совместно с другими системами. Кроме детализации планирования существуют и другие подсистемы, работающие на предприятии, функциональность которых не охватывается ERP-системами, например системы проектирования, конструкторской и технологической подготовки производства, геоинформационные системы и др.

Другими причинами сосуществования модулей разных систем являются случаи поэтапного внедрения ERP-систем и их параллельной эксплуатации с действующими приложениями, а также случаи образования холдингов и слияния корпораций, в которых работают разные системы управления финансовой и хозяйственной деятельностью.

Новые типы систем также требуют интеграции с действующими. Например, на предприятиях, использующих ERP, для полного использования имеющейся в рамках ERP информации часто внедряются в качестве «надстройки» системы многомерного анализа данных и поддержки принятия решений, системы электронной коммерции, системы Customer Relationship Management (CRM, управление работой с клиентами) или Supply Chain Management (SCM, управление логистической цепочкой для слежения за ходом производства, прогнозирования, детального планирования и анализа хода производства при принятии заказов от потребителей).

Проблемы согласованной работы подсистем

При интеграции указанных задач и подсистем следует уделять особое внимание координации и нормативной, и учетной информации, так как чаще всего именно их нестыковка может приводить к «разрывам» в цепочке задач планирования.

Так, на одном из предприятий в цехе был внедрен автоматизированный комплекс и установлено оборудование с числовым программным управлением, загрузка оборудования планировалась в цехе. Выработка рабочих рассчитывалась системой управления предприятием по нормам работы на универсальных станках (очевидно, многократно перекрываемым) и еще с надбавками за применение средств механизации и автоматизации, и поэтому в денежном выражении значительно превышала нормативы и выработку в смежных цехах.

Кроме того, при построении иерархической системы планирования из автономных систем на предприятиях возникают проблемы оценки деятельности производственного подразделения с позиций конечной цели предприятия. С одной стороны, имеющаяся в системе управления цехом информация не должна быть избыточной, то есть не должна выходить за рамки, требуемые для планирования в цехе. С другой стороны, при решении задач планирования на основе локальной информации нельзя сформировать критерий деятельности производственного подразделения, согласованный с глобальными критериями оптимальности для предприятия. (Желающие проверить это утверждение могут обратиться к фундаментальным работам А. Г. Аганбегяна 20-летней давности.) Например, оптимальный поставщик, с точки зрения специалиста-снабженца (то есть предлагающий лучшую цену) не всегда окажется лучшим с точки зрения предприятия в целом, если при меньшей цене поставщик часто нарушает договорные сроки.

На отечественных предприятиях обычным способом согласования автономных систем планирования являлись буферные запасы. То есть производственное подразделение, не всегда получая информацию о важности соблюдения сроков и величине резерва времени для других подразделений, организовывало авральные работы для «безусловного соблюдения директивных сроков». После этого узлы, поступившие в сборочный цех в течение заданного планового периода (месяца), использовались только в следующем, а до использования хранились на складе. Огромные объемы незавершенного производства казались естественными. Здесь в качестве примера другой организации производства уместно вспомнить японскую систему «точно вовремя» — Just-In-Time, обеспечивающую минимизацию заделов при работе «с колес». Такая система, естественно, была известна на отечественных предприятиях, но в большинстве случаев считалась нештатным режимом работы и реализовывалась диспетчером вне формальной системы планирования.

Проблема «глубины» внедрения ERP в управление производством

Итак, достаточно часто внедрение ERP-систем не заменяет эксплуатацию систем детального планирования, управления и диспетчирования. Наиболее типичные ситуации, приводящие к их совместной эксплуатации, таковы.

  • Проект внедрения ERP-системы строится вокруг финансовых потоков и ограничивается обобщенной производственной информацией в соответствии с требованиями «спонсора» проекта.
  • ERP-система внедряется на предприятии, имеющем развитые системы управления технологическими процессами, так что повторять реализацию задач детального оперативного планирования на «верхнем уровне» нецелесообразно.
  • Предприятие, на котором работает ERP-система, обновляет производство и закупает «под ключ» новый цех в комплексе с системой управления, которая наряду с функциями контроля за ходом производства и обеспечения качества обычно включает также функции оперативного планирования и диспетчирования. Принять решение об использовании функций детального планирования либо ERP, либо системы управления технологическими процессами оказывается непросто.
  • В разных цехах одного предприятия могут использоваться разные системы управления технологическими процессами, диспетчирования и оперативного планирования, что может привести к нецелесообразности включения функций детального планирования в состав ERP-систем.

Поэтому следует принимать решение о том, насколько «глубоко» в управление производством опускается внедрение системы ERP и при решении каких задач детального планирования ERP сочетается с системами «нижнего уровня». Для того чтобы система планирования оставалась единой, следует предусматривать решение вопросов синхронности нормативной, плановой и отчетной информации на стадии проектирования архитектуры системы. Следует предусматривать мероприятия по интеграции системы планирования с другими приложениями.

В качестве примера средств интеграции ERP и систем «нижнего уровня» упомянем интерфейс оптимизации производства системы SAP R/3 (SAP Production Optimization Interface PP-POI, см. www.sap.com/solutions/compsoft/). Этот интерфейс поддерживает взаимодействие с сертифицированным компанией SAP программным обеспечением для оптимизации комплексного графика производства, планирования потребностей в материальных ресурсах и детального планирования и управления производством. К производителям такого программного обеспечения относятся: i2 Technologies (продукт RythmLink), SYMIX Systems (SyteAPS/SDM) и др.

Проблемы интеграции модулей производственного планирования ERP-систем c другими приложениями не ограничиваются рассмотренными выше. В большинстве развитых ERP-систем имеются также интерфейсы с задачами управления технологическими процессами. В силу сложности реализации интегрированных систем, включающих оба этих уровня управления, и в силу специфики их интеграции по сравнению с транзакционными системами общего назначения эти вопросы заслуживают отдельного рассмотрения.

Заключение

  • Анализ особенностей западных методов планирования и систем класса ERP подтверждает выводы, сделанные в [1]: и традиционные отечественные алгоритмы производственного планирования, и методы производственного планирования MRP / MRP II обеспечивают декомпозицию производственной программы предприятия при формировании сменных плановых заданий для производственных подразделений и рабочих мест. Несмотря на некоторые отличия в представлении исходных данных и в методах декомпозиции, между двумя подходами нет серьезных противоречий.
  • Вместе с тем невозможно установить однозначное соответствие между всеми задачами планирования в отечественной и западной традициям. Например, комплексный график производства (MPS) может включать информацию, относящуюся в отечественных системах и к производственной программе, и к задачам объемного и даже оперативного планирования.
  • Как правило, ERP-системы эксплуатируют совместно с другими приложениями и обеспечивают их интеграцию в рамках корпоративной системы. Поэтому интеграция этих приложений должна предусматриваться в календарных и финансовых планах внедрения ERP-систем.
  • При внедрении западных методов производственного планирования следует учитывать допущения, при которых они были разработаны (например, наличие резервов производственных мощностей). Поэтому для приведения в соответствие условий и методов планирования на наших предприятиях в проектах бизнес-реинжиниринга следует затрагивать вопросы не только корпоративного управления, но и организации производства в цехах.
  • При внедрении ERP-систем следует принимать решение о степени детализации рассчитываемых ими планов, о «глубине» использования ERP-систем в производственном планировании и об их сочетании с внешними системами детального планирования и управления производством. Это решение часто зависит от организации производства на предприятии и наличии систем управления, дополняющих системы ERP.

Литература

1. Когаловский В. М. Системы планирования производства: отечественные компромиссы развития // Computerworld Россия — Директору информационной службы. Сентябрь 2000.

2. Уайт О. У. Управление производством и материальными запасами в век ЭВМ. М.: Прогресс, 1978.

3. Когаловский В. М., Мищенко А. В. Проблема устойчивости оперативно-производственного планирования в машиностроении // Экономика и математические методы. 1992. Т. XXVIII. Вып. 3.

4. Computer Integrated Manufacturing Handbook. McGrow Hill Book Company, 1987.

5. Когаловский В. М. Происхождение ERP // Computerworld Россия — Директору информационной службы. Май 2000.