Sterowanie realizacją zleceń produkcyjnych STEROWANIE PRODUKCJĄ Production Activity Control PAC Shop Floor Control SFC Sterowanie realizacją zleceń produkcyjnych

Hierarchia poziomów zarządzania produkcją Fazy zarządzania produkcją DECYZJE DŁUGOOKRESOWE (PROJEKTOWANIE) Strategiczny program produkcji PLANOWANIE ŚREDNIOOKRESOWE Plan produkcji (zagregowany) FAZA PLANOWANIA Główny plan/harmonogram produkcji PLANOWANIE KRÓTKOOOKRESOWE Plan potrzeb materiałowych FAZA STEROWANIA (REALIZACJA) Zakupy zaopatrzeniowe Sterowanie produkcją informacje planistyczne informacje ewidencyjno-kontrolne

System zarządzania produkcją Przebieg działań planistycznych i sterujących w systemie MRP Planowanie strategiczne Plan. sprzedaży i produkcji (zagregowane) (SOP) Główne harmonogramowanie produkcji (MPS) Planowanie potrzeb materiałowych (MRP) Zaopatrzenie / zakupy Uruchamianie zleceń Kontrola wejścia/wyjścia Szczegółowe plan. zdol. prod. Ogólne plan. zdol. prod. Planowanie zasobów Planowanie Realizacja Popyt Prognozy Zamówienia Zasoby

STEROWANIE PRODUKCJĄ (Production Activity Control - PAC) Sterowanie produkcją (SP) - najniższy, wykonawczy poziom systemu zarządzania produkcją, łączący wyższe poziomy planowania produkcji z procesami produkcyjnymi Sterowanie produkcją (SP) wyznacza terminy rozpoczęcia i zakończenia zleceń produkcyjnych, przydziela zadania dla komórek produkcyjnych, uruchamia zlecenia produkcyjne i kontroluje ich przebieg Podstawą sterowania produkcją jest Główny Harmonogram Produkcji (MPS), oraz jego dezagregacja za pomocą MRP w planowane w fazach czasowych zlecenia produkcyjne oraz potrzeby zakupowe.

STEROWANIE PRODUKCJĄ Główny harmonogram produkcji (MPS) Plan potrzeb materiałowych (MRP) Plan zdolności produkcyjnych (CRP) Zlecenia produkcyjne STEROWANIE PRODUKCJĄ Instrukcje sterujące procesami Dane o realizacji Procesy produkcyjne Sterowanie produkcją polega na transformacji planowanych zleceń zadanych przez wyższe poziomy planowania produkcji (Główne harmonogramowanie produkcji (MPS), planowanie potrzeb materiałowych (MRP), planowanie wymaganych zdolności produkcyjnych (CRP)) w instrukcje sterujące maszynami, urządzeniami i pracownikami, a także na przetworzeniu danych z poziomu realizacji produkcji w informacje dla wyższych poziomów planowania.

SYSTEMY STEROWANIA PRODUKCJĄ Sterowanie produkcją reguluje przepływ produkcji przez system produkcyjny Zakres i złożoność systemu sterowania produkcją oraz stosowane zasady i metody zależą od ciągłości produkcji (produkcja potokowa i niepotokowa), typu produkcji (produkcja masowa, seryjna, jednostkowa) i struktury systemu produkcyjnego (system o specjalizacji technologicznej lub przedmiotowej). Kluczowym czynnikiem determinującym wybór systemu sterowania oraz metod obciążania i harmonogramowania jest rodzaj przepływu produkcji. Systemy sterowania produkcją: System sterowania przepływem (Flow Control) - dla produkcji ciągłej - potokowej (flow shop) System sterowania zleceniami (Order Control) - dla produkcji nieciągłej - niepotokowej (job shop) System sterowania projektem (Project Control) – dla produkcji typu projekt (special project)

Sterowanie produkcją ciągłą (potokową) (sterowanie przepływem - flow control ) Środowisko produkcyjne - Produkcja na magazyn (PNM) Wyroby, maszyny, przydział zadań do stanowisk i ich kolejność są ustalone w projekcie systemu produkcyjnego (linii produkcyjnej) Sterowanie produkcją polega na kontrolowaniu tempa produkcji Nie ma potrzeby stosowania kart technologicznych i przewodników dla każdego zlecenia produkcyjnego Ponieważ proces jest ustalony i powtarzalny, dostępność nabywanych materiałów i części ma kluczowe znaczenie dla ciągłości przepływu produkcji. Brak nawet jednej pozycji może spowodować zatrzymanie produkcji Raporty wykonanej produkcji zawierają aktualne wyjścia z komórek produkcyjnych (ile wyprodukowano sztuk wyrobu danego dnia) Harmonogram produkcji jest częścią projektu linii produkcyjnej

Sterowanie produkcją nieciągłą (sterowanie zleceniami - order control ) Sterowanie zleceniami (order control) obejmuje: Harmonogramowanie szczegółowe (terminowanie zleceń, obciążanie zasobów i ustalanie kolejności zleceń) Uruchamianie zleceń Kontrola i korekta przebiegu zleceń

Sterowanie produkcją nieciągłą (sterowanie zleceniami produkcyjnymi) Cele sterowania zleceniami produkcyjnymi: dotrzymanie zaplanowanych terminów realizacji zleceń (wysoki procent zleceń ukończonych w terminie) maksymalizacja wykorzystania zasobów pracowniczych oraz maszyn i urządzeń minimalizacja czasów realizacji zleceń minimalizacja poziomu zapasów (materiałów i produkcji w toku) minimalizacja nadgodzin

Proces sterowania produkcją (w warunkach produkcji nieciągłej) Start Przydział zadań do stanowisk rob. (Obciążanie) Ustalanie priorytetu zadań (Kolejność zadań) Uruchamianie zadań Śledzenie postępu robót Nieukończone zadania Ukończone zadania

Harmonogramowanie (obciążanie i terminowanie) Harmonogramowanie - terminowanie zadań Harmonogramowanie - podstawową funkcja SP. Zadanie: określenie terminów rozpoczęcia i zakończenia zadań produkcyjnych (zleceń i poszczególnych operacji) - ustalenie dokładnych dat kalendarzowych rozpoczęcia i zakończenia realizacji zadań. Terminowanie jest połączone z obciążaniem i bilansowaniem zdolności produkcyjnych. Metody obciążania: Obciążanie nieograniczone (infinite loading) – obciążanie bez uwzględniania ograniczeń zdolności produkcyjnej Obciążanie ograniczone (finite loading) – obciążanie z uwzględnianiem ograniczeń zdolności produkcyjnej

Obciążanie nieograniczone (Infinite loading) Obciążanie nieograniczone - harmonogramowanie przy nieograniczonych zdolnościach produkcyjnych Polega na ustaleniu terminów rozpoczęcia i zakończenia zlecenia oraz każdej operacji na stanowisku (grupie stanowisk) bez uwzględniania bieżącego poziomu obciążenia i ograniczeń zdolności produkcyjnej. Obciążanie nieograniczone, które uwzględnia otwarte zlecenia i planowane do uruchomienia zlecenia produkcyjne obliczone przez system MRP jest nazywane planowaniem wymaganych zdolności produkcyjnych Obciążanie nieograniczone (bez uwzględniania ograniczeń zdolności produkcyjnej) Zdolność produkcyjna Okres planistyczny 6 5 1 2 3 4

Obciążanie ograniczone (Finite loading) Obciążanie ograniczone - harmonogramowanie przy ograniczonych zdolnościach produkcyjnych Obowiązuje zasada, że w tym samym czasie na stanowisku może być wykonywane tylko jedno zadanie - operacja. Wynikiem obciążania ograniczonego jest harmonogram przebiegu produkcji, który określa zadania produkcyjne, terminy ich rozpoczęcia i zakończenia oraz stanowiska robocze. Obciążanie ograniczone jednocześnie obciąża stanowiska i ustala kolejność realizacji zadań. Przykład: wykres Gantt’a. Obciążanie ograniczone (nigdy nie przekracza zdolności produkcyjnej) Zdolność produkcyjna Okres planistyczny 6 5 1 2 3 4

Obciążanie nieograniczone (przykład) Planowane zlecenia do uruchomienia emitowane przez system MRP: 1,2,3,4,5. Wymagane daty ukończ.: Zlec.1 i 4 – koniec okresu 4. Zlec.2,3,5 – koniec okresu 5 Daty rozpocz: Zlec.1 i 2 – pocz. okresu 1. Zlec.3 i 4 – pocz. okresu 2. Zlec.5 – pocz. okresu 3. 2 1 3 4 5 Zlecenie 40 Okres 80 Obciążenie komórki T (godziny standardowe) Obliczanie obciążenia: Czas tpz + (n x tj) Np. zlecenie 1 w okresie 1: Przezbrojenie = 1 h Wielkość partii = 100 Czas jednostkowy = 0,4 h Obciążenie = 1 + 100 x 0,4 = 41 h

Obciążanie ograniczone (przykład) Trzy zlecenia zaplanowane do wykonania w tygodniu X (40 godz) Czas transportu między operacjami: 2 godz. Kolejność wykonania zleceń (1,3,2) ustalono za pomocą wskaźnika krytycznego Zlecenie Toczenie [godz] Frezowanie [godz] Wiercenie [godz] 1 8 12 2 4 3 Wykres Gantt’a Maszyna 1 dzień 8godz 2 dzień 16godz 3 dzień 24godz 4 dzień 32godz 5 dzień 40godz Tokarka 1 3 2 Frezarka Wiertarka 1 Obciążenie (tokarki) [godz] 8 2 3 4 5 Dni 6 Zdolność produkcyjna

Techniki harmonogramowania Harmonogramowanie w przód (forward scheduling) Harmonogramowanie wstecz (backward scheduling) Harmonogramowanie w przód Terminowanie każdego zadania w najwcześniejszym możliwym momencie. Zalety: Rezerwy czasowe. Wady: Duże zamrożenie produkcji w toku. Harmonogramowanie wstecz Terminowanie od wymaganej daty zakończenia zlecenia i „praca” wstecz wyznacza termin rozpoczęcia zlecenia oraz terminy rozpoczęcia poszczególnych zadań (operacji). Zalety: małe zamrożenie produkcji w toku. Wady: Nie ma zapasów - rezerw czasowych. Harmonogramowanie w przód Harmonogramowanie wstecz B E B E Dzisiaj Wymagany termin Dzisiaj Wymagany termin

Harmonogramowanie w przód Ustalanie kolejności zleceń (przykład) # Wykres Gantt’a. Zlecenie Termin zakończenia A 24 B 16 C 24 D 16 Zlecenie Operacja 1 [godz] Operacja 2 Operacja 3 A Tokarka 3 Wiertarka 2 Frezarka 4 B C D 5 Czas oczekiwania i transportu między maszynami: 6 godz. Stanowisko 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Tokarka Zlec A Oper1 Zlec C Oper1 Przerwa Zlec D Oper 2 Frezarka Zlec B Oper 1 Zlec C Oper 2 Zlec A Oper 3 Wiertarka Zlec D Oper 1 ZlecA Oper2 Zlec B Oper 2 Zlec C Oper 3

Reguły priorytetu Kolejność zleceń przy obciążaniu nieograniczonym ustala się za pomocą reguł priorytetu Reguły priorytetu - proste zasady heurystyczne stosowane do wyboru zlecenia do obróbki na danym stanowisku ze zbioru zleceń oczekujących na wykonanie. Najczęściej stosowane reguły priorytetu: Pierwszy przybył pierwszy obrabiany (FCFS). Zlecenia są realizowane w porządku w jakim zjawiają się na stanowisku roboczym. Podobna do FIFO. Wg najkrótszego czasu obróbki. Pierwsze wykonywane najkrótsze zadanie. Wg najdłuższego czasu obróbki. Pierwsze wykonywane najdłuższe zadanie. Wg wymaganej daty zakończenia zlecenia. Pierwsze wykonywane zlecenie z najwcześniejszą datą ukończenia. Wg zapasu czasu. Pierwsze wykonywane zlecenie z najmniejszym zapasem czasu. Wg zamówienia preferowanego klienta. Pierwsze wykonywane zlecenie z zamówienia preferowanego klienta. Według wskaźnika krytycznego - WK. Pierwsze jest wykonywane zlecenie o najmniejszej wartości ilorazu czasu pozostałego do planowanego ukończenia zlecenia i sumy czasów operacji pozostałych do wykonania tego zlecenia.

Wskaźnik krytyczny wymagany termin zakończ. zlec. - aktualna data WK = Wskaźnik krytyczny (WK) – dynamiczna reguła, która umożliwia ciągłe uaktualnianie priorytetów zleceń. Wiąże wymaganą datę zakończenia zlecenia z aktualną datą. WK jest wykorzystywany w systemach MRP . wymagany termin zakończ. zlec. - aktualna data WK = czas zadań pozostałych do wykonania Priorytet mają zlecenia, które wykazują najmniejszy wskaźnik krytyczny. WK = 1 - zlecenie dysponuje wystarczającym czasem na dotrzymanie terminu dostawy WK < 1 - zlecenie jest opóźnione i termin dostawy może nie zostać dotrzymany WK > 1 - zlecenie dysponuje zapasem czasu. Reguła wskaźnika krytycznego służy do: określenia statusu danego zlecenia ustalania priorytetu zleceń w oparciu wspólną podstawę dostosowania priorytetu w przypadku zmian w popycie i postępie zleceń dynamicznego śledzenia postępu realizacji zleceń i ich umiejscowienia w czasie.

Kontrola Wejścia – Wyjścia # Wiele zakładów wykazuje problemy w sterowaniu realizacją zleceń objawiające trudnościami w dotrzymaniu zaplanowanych terminów zakończenia zleceń. Jedną z przyczyn tych trudności może być nadmierne przeciążanie stanowisk roboczych połączone z brakiem znajomości rzeczywistego przerobu na stanowisku roboczym. Brak wiedzy o obciążeniach i przerobie objawia się długimi cyklami realizacji zleceń. Kontrola Wejścia - Wyjścia jest techniką, która pozwala na pomiar rzeczywistego przepływu produkcji przez stanowisko robocze (centrum obciążeń). Przepływ zadań określa się w oparciu o: rzeczywiste wejścia; zadania, które zjawiły się na stanowisku w danym okresie. rzeczywiste wyjścia; zadania, które przeszły przez stanowisko i opuściły je w danym okresie. rzeczywiste obciążenia; zadania, które zjawiły się w poprzednich okresach i jeszcze nie zostały ukończone. Kontrola wejścia - wyjścia umożliwia regulowanie: dopływu produkcji (zadań) do stanowiska poprzez porównanie rzeczywistych wejść z planowanymi wejściami odpływu produkcji (zadań) ze stanowiska poprzez porównanie rzeczywistych wyjść z planowanymi wyjściami Wejścia, wyjścia oraz obciążenia często są mierzone w normatywnych godzinach, tak aby rozpatrywać w tych samych jednostkach różne rodzaje wyrobów przychodzące na stanowisko. Zwykle nie ma potrzeby śledzić wszystkich stanowisk, a wystarczy śledzić te które mają kluczowe znaczenie, czyli wąskie gardła. W praktyce bada się przepływ z kilku okresów, co pozwala zweryfikować i ustalić średni cykl produkcyjny wyrobów przechodzących przez stanowisko.

Kontrola Wejścia – Wyjścia # Kontrola Wejścia – Wyjścia Przykład: Przeszłe Przyszłe Okresy 1 2 3 4 5 6 Wejścia planowane [h] 50 56 48 Wejścia rzeczywiste [h] 54 52 Wyjścia planowane [h] Wyjścia rzeczywiste [h] Obciążenia planowane [h] 152 156 148 146 144 Obciążenia rzeczywiste [h] 150 154 158 Aktualna data

Kontrola wejścia i wyjścia # Obciążenie Zdolność produkcyjna Wielkość na wejściu (INPUT) Wielkość na wyjściu (OUTPUT)

SYSTEM STEROWANIA PRODUKCJĄ (SP) # Funkcje sterowania produkcją: Harmonogramowanie - planowanie realizacji zleceń. Opracowanie harmonogramów produkcji, które spełnią wymogi zawarte w zleceniach produkcyjnych. Uruchamianie - doprowadzenie planów do realizacji na stanowiskach roboczych poprzez określenie priorytetów zadań i uruchamianie zadań po sprawdzeniu dyspozycyjności zasobów (maszyn, pracowników, narzędzi i materiałów). Monitorowanie – kontrola - pozyskiwanie danych, analiza danych, wspomaganie decyzji. Porównanie faktycznej i planowej realizacji zadań, dane o zakłóceniach w realizacji, dane o stanie systemu produkcyjnego. Procesy produkcyjne Główne harmonogramowanie produkcji (MPS) Planowanie potrzeb materiałowych (MRP) Planowanie zdolności produkcyjnych (CRP) Zlecenia Zbieranie danych Instrukcje Harmonogramy HARMONOGRAMOWANIE - terminowanie - obciążanie - ustalanie kolejności MONITOROWANIE Kontrola - kontrola postępu produkcji - ocena odchyleń od planu - analiza danych o systemie System SP URUCHAMIANIE - ustalanie priorytetów zadań - kontrola dyspozycyjności zasobów - uruchamianie zadań planowych - regulowanie przebiegu zadań

Kolejność i obciążenie OK? Uruchamianie zlecenia Uruchamianie zlecenia rozpoczyna obciążanie komórek zakładu # Rekord MRP Uruchomione zlecenie Tydzień 2 3 2 4 2 3 Potrzeby brutto Tak Harmonogramowane przyjęcie 100 Kolejność i obciążenie OK? Planowany zapas Potrzeby netto Planowane przyjęcie Nie 100 Wstrzymanie uruchomienia Planowane zlecenie do uruchomienia

OPTYMALIZACJA KOLEJNOŚCI WYKONANIA ZLECEŃ Łączny czas realizacji zbioru zleceń produkcyjnych zależy od kolejności ich wykonywania na stanowiskach roboczych Zadanie optymalizacji kolejności: Ustalić kolejność wykonania n zleceń na m stanowiskach, przy której łączny czas realizacji - cykl produkcyjny n zleceń będzie minimalny Oznaczenia: i = 1,2,3, ...n - numer zlecenia -wyrobu. j = 1,2,3, ...m - numer stanowiska roboczego. T= [Tij] - macierz czasów operacji Przypadek n zleceń i m stanowisk – problem NP trudny - liczba wariantów = (n!)m # OPTYMALIZACJA KOLEJNOŚCI WYKONANIA ZLECEŃ

Wyznaczanie kolejności zleceń na 2 maszynach Zlecenie i Maszyna j 1 T1j [godz] 2 T2j [godz] Maszyna 1 5 Maszyna 2 2 Kolejność I, II Zlecenie I Maszyna 1 Zlecenie II Maszyna 2 Łączny czas realizacji 15 h Kolejność II, I Maszyna 1 Maszyna 2 Łączny czas realizacji 12 h Kolejność zleceń ma wpływ na łączny czas realizacji zleceń

Algorytm Johnsona Zlec A Zlec B Zlec C Zlecenia (N = 3) Piła Wiertarka Wykorzystywany do wyznaczenia optymalnej kolejności N zleceń na dwóch maszynach Założenie: każde zlecenie ma te same operacje i kolejność wykonania Zlecenia (N = 3) Piła Wiertarka Zlec A Zlec B Zlec C

Stanowisko krojenia (m A) T 1 [min] Stanowisko szycia (m B) T2 [min] Algorytm Johnsona ustalania optymalnej kolejności n – zleceń na dwóch maszynach Ustalić listę czasów operacji na maszynie 1 i 2 Wybierz zlecenie o najkrótszym czasie operacji na m1 lub m2 Czy zlecenie z operacją z najkrótszym czasie jest na m1? Tak – przydziel je jako najwcześniejsze możliwe do wykonania Nie – przydziel je jako najpóźniejsze możliwe do wykonania Wykreśl przydzielone zlecenie z listy. Czy wszystkie zlecenia zostały przydzielone? Nie. Wróć do punktu 2 Tak. Zakończ przydział. # Zadanie: Pięć zleceń musi zostać wykonanych przez dwa stanowiska (stanowisko krojenia i stanowisko szycia). Czasy wykonania operacji z każdego zlecenia zawiera tabela. Należy Narysować wykres Gantt’a dla wstępnej kolejności zleceń (1,2,3,4,5). Określić łączny czas realizacji zleceń. Ustalić przy użyciu algorytmu Johnsona optymalną kolejność 5 zleceń. Narysować wykres Gantt’a dla optymalnej kolejności zleceń. Określić łączny czas realizacji zleceń. Zlecenie Stanowisko krojenia (m A) T 1 [min] Stanowisko szycia (m B) T2 [min] 1 6 4 2 3 7 5

Czasy operacji dla pięciu zleceń (w godzinach) Algorytm Johnsona ustalania optymalnej kolejności wykonania n zleceń na dwóch maszynach # Czasy operacji dla pięciu zleceń (w godzinach) Zlecenie Maszyna 1 (krojenie) Maszyna 2 (szycie) 1 5 2 3 6 8 4 10 7 12 2 3 4 7 Wstępna kolejność zleceń: 1,2,3,4,5 Optymalna kolejność zleceń: Czas realizacji = 45h 2, 5, 4, 3, 1 Czas realizacji = 35h