STEROWANIE PRODUKCJĄ Sterowanie realizacją planów i harmonogramów produkcji Sterowanie realizacją zleceń produkcyjnych Production Activity Control - PAC

Hierarchia poziomów 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 planów) Sterowanie zaopatrzeniem Sterowanie produkcją informacje planistyczne informacje ewidencyjno-kontrolne

System zarządzania produkcją Przebieg działań planistycznych i sterujących w systemie MRPII ERP Planowanie strategiczne Plan. sprzedaży i produkcji (zagregowane) (SOP) Główne harmonogramowanie produkcji (MPS) Planowanie potrzeb materiałowych (MRP) Sterowanie zaopatrzeniem Sterowanie produkcją 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) stanowi najniższy, wykonawczy poziom systemu zarządzania produkcją, łączący wyższe poziomy planowania produkcji z procesami produkcyjnymi. Podstawą sterowania produkcją jest Główny Harmonogram Produkcji (MPS), czyli operatywny plan produkcji dla całego zakładu oraz jego dezagregacja za pomocą MRP w planowane w fazach czasowych zlecenia produkcyjne oraz potrzeby materiałowe. Działania procesu sterowania produkcją (SP): wyznaczenie terminów rozpoczęcia zleceń produkcyjnych przydział zadań do komórek produkcyjnych uruchamianie zleceń produkcyjnych kontrola wykonania zleceń

STEROWANIE PRODUKCJĄ Główny harmonogram produkcji (MPS) Plan potrzeb materiałowych (MRP) Plan zdolności produkcyjnych (CRP) Procesy produkcyjne Zlecenia produkcyjne Dane o procesach i zleceniach Zlecenia, zadania i instrukcje 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 szczegółowe harmonogramy zleceń produkcyjnych i zadań dla maszyn i pracowników, 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 Zakres i złożoność systemu sterowania produkcją oraz stosowane zasady i metody zależą od charakteru ciągłości produkcji, typu produkcji i struktury systemu produkcyjnego. 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 (flow shop) System sterowania zleceniami (Order Control) - dla produkcji nieciągłej (job shop) System sterowania jednorazowym przedsięwzięciem (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 ciągłą 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 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 na stanowiskach Śledzenie postępu robót Nieukończone zadania Ukończone zadania

Harmonogramowanie Metody obciążania: Harmonogramowanie - terminowanie zadań Harmonogramowanie jest podstawową funkcją SP. Zadaniem harmonogramowania jest określenie terminów rozpoczęcia i zakończenia zadań produkcyjnych (zleceń i poszczególnych operacji). Ustala się dokładne daty kalendarzowe, rozpoczęcia i zakończenia realizacji zadań. Terminowanie zadań 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 Obciążanie nieograniczone - harmonogramowanie przy nieograniczonych zdolnościach produkcyjnych Polega na ustaleniu terminu 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 Obciążanie ograniczone - harmonogramowanie przy ograniczonych zdolnościach produkcyjnych Obowiązuje zasada to, że w tym samym czasie na stanowisku może być wykonywane tylko jedno zadanie - operacja. Wynikiem harmonogramowania - obciążania ograniczonego jest harmonogram przebiegu produkcji, który określa zadania produkcyjne, terminy ich rozpoczęcia i zakończenia oraz stanowisko robocze. Stosując podejście z ograniczonymi zdolnościami produkcyjnymi jednocześnie obciąża się stanowiska i ustala kolejność realizacji zadań. Przykładem obciążania ograniczonego jest 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. okr 1. Zlec.3 i 4 – pocz. okr 2. Zlec.5 – pocz. okr 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 Zarówno przy obciążaniu nieograniczonym jak i ograniczonym można stosować różne techniki harmonogramowania. Techniki harmonogramowania Harmonogramowanie w przód Harmonogramowanie wstecz Harmonogramowanie w przód Polega na terminowaniu każdego zadania w najwcześniejszym możliwym momencie. Zalety: Rezerwy czasowe. Wady: Duże zamrożenie produkcji w toku. Harmonogramowanie wstecz Harmonogramowanie wstecz polega na budowie harmonogramu zaczynając od wymaganej daty zakończenia danego zlecenia i „pracując” wstecz wyznacza się 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

Obciążanie ograniczone. Ustalanie kolejności zleceń (zadań) (przykład) # Wykres Gantt’a. Wykres Gantt’a zbudowany według zasady harmonogramowania w przód 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 Najczęściej stosowane reguły priorytetu: Gdy stosowane jest obciążanie nieograniczone, kolejność zleceń wyznacza się za pomocą reguł priorytetu Reguły priorytetu są prostymi zasadami heurystycznymi stosowanymi do wyboru zlecenia do obróbki na danym stanowisku ze zbioru zleceń oczekujących na wykonanie w danym okresie. Najczęściej stosowane reguły priorytetu: Pierwszy przybył pierwszy obrabiany (FCFS). Zlecenia są realizowane w porządku w jakim zjawiają się na stanowisku roboczym. Według najkrótszego czasu obróbki (SPT). Pierwsze wykonywane jest najkrótsze zadanie. Według najdłuższego czasu obróbki (LPT). Pierwsze wykonywane jest najdłuższe zadanie. Według wymaganej daty zakończenia zlecenia (EDD). Pierwsze wykonywane jest zlecenie z najwcześniejszą datą ukończenia. Według zapasu czasu (S). Pierwsze jest wykonywane zlecenie z najmniejszym zapasem czasu (czas pozostały do planowanego ukończenia zlecenia pomniejszony o czas operacji pozostałych do wykonania) Według losowego wyboru (RS). Pierwsze jest wykonywane losowo wybrane zlecenie. Według zamówienia preferowanego klienta (PCO). Pierwsze wykonywane zlecenie z zamówienia preferowanego klienta. Według wskaźnika krytycznego - WK. Pierwszy jest wykonywany wyrób 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) jest dynamiczną regułą, która umożliwia ciągłe uaktualnianie priorytetów zleceń. Wiąże wymaganą datę zakończenia zlecenia z aktualną datą. WK jest wykorzystywany w ustalaniu kolejności zleceń w systemach MRP . wymagany termin zakończ. zlec. - aktualna data WK = czas prac 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 oznacza, że zlecenie dysponuje zapasem czasu. Reguła wskaźnika krytycznego jest pomocna w większości systemów SP i służy do: określenia statusu danego zlecenia ustalania priorytetów dla zbioru zleceń bazując na wspólnej podstawie dostosowania priorytetów w przypadku zmian w popycie i postępie prac - 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 przerobione. 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 móc 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 realizacją zleceń Harmonogramowanie realizacji zleceń. Uruchamianie. Doprowadzenie planów do realizacji na stanowiskach roboczych poprzez określenie priorytetów zadań do wykonania i uruchamianie produkcji po sprawdzeniu dyspozycyjności zasobów (maszyn, pracowników, narzędzi i materiałów). Monitorowanie - kontrola. Pozyskiwanie danych, analiza danych, wspomaganie decyzji. Porównanie faktycznej i planowej realizacji zadań, o zakłóceniach w ich realizacji o stanie systemu produkcyjnego. Procesy produkcyjne Główne harmonogramowanie produkcji (MPS) Planowanie potrzeb materiałowych (MRP) Planowanie zdolności produkcyjnych (CRP) Zlecenia do uruchomienia Zbieranie danych Instrukcje Harmonogramy HARMONOGRAMOWANIE - terminowanie - obciążanie - ustalanie kolejności MONITOROWANIE Kontrola - kontrola postępu produkcji - ocena odchyleń od planu - analiza danych o systemie URUCHAMIANIE - ustalanie priorytetów zadań - kontrola dyspozycyjności zasobów - uruchamianie zadań planowych - regulowanie przebiegu zadań System SP MES

Kolejność i obciążenie OK? Uruchamianie zlecenia Uruchamianie zlecenia rozpoczyna obciążanie komórek produkcyjnych # Rekord MRP Uruchomione zlecenie 1 2 3 Potrzeby brutto Tak Harmonogramowane przyjęcia 100 Kolejność i obciążenie OK? Planowany d. zapas Potrzeby netto Planowane przyjęcia Nie 100 Wstrzymanie uruchomienia Planowane zlecenia 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 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 kolejności N zleceń na dwóch maszynach 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 maszynie 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. # Przykład: 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