Strokovni; razpravi; Pregled sistemov planiranja in krmiljenja proizvodnje Marko Starbek, Janez Kusar. Oarko Menart Fakulteta za strojništvo ASkerCeva 6. Ljubljana Poter Klučar, zasebni raziskovalec Pod bresti 35, Ljubljana POVZETEK Poznanih je ve C sistemov za planiranje in krmiljenje proizvodnje - PPS (projektno planiranje, načrtovanje materialnih potreb, sistem ozkih grl. na obremenitev orientirano spuščanje naročil, sistem napredovalnih količin, kanban). Nekateri so primerni za individualno proizvodnjo, drugi za serijsko in masovno proizvodnjo. V članku so prikazane značilnosti posameznih sistemov ter naûin izbire optimalnega sistema oz. ustrezne kombinacije (hibrida) med posameznimi sistemi. ABSTRACT Several systems of production planning and scheduling - PPS (project planning, materials requirements planning, kanban. optimized production technology, on loading orientated scheduling, numbers of progress system) are known. Some of them are suitable for individual production, others for series or mass production. The article presents characteristics of a single system. The way of selecting the optimal PPS system or the corresponding hybrid among single systems, depending of the production system, is shown too. 1. UVOD Sistem planiranja in krmiljenja proizvodnje (sistem PPS) skrbi za realizacijo planskih in krmilnih funkcij, ki jih prikazuje slika 1. Slika 1: Planske in krmilne funkcije PPS Za izvedbo planskih in krmilnih funkcij so na razpolago naslednji PPS sistemi /1/: projektno planiranje in krmiljenje proizvodnje, centralni sistem načrtovanja materialnih potreb, sistem napredovalnih količin, sistem ozkih grl, na obremenitev orientirano spuščanje naroČil, sistem kanban. vrste proizvodnje in principa prostorske razmestitve delovnih sredstev v podjetju: 1) posamična in individualna proizvodnja zdelavniško razporeditvijo delovnih sredstev (projektni princip, sistem načrtovanja materialnih potreb aH sistem na obremenitev orientiranega spuščanja naročil); 2) serijska proizvodnja z linijsko časovno neusklajeno ali celično razporeditvijo delovnih sredstev (sistem na obremenitev orientiranega spuščanje naroČil, sistem ozkih grl, sistem kanban); 3) masovna proizvodnja z izdelčno časovno vsklajeno razporeditvijo delovnih sredstev (sistem napredovalnih količin). O* troinl M ."v P -.rlr~ Siïtïrn oîkih V. Afl Ó*, , JE. •j 0 0 9 10 11 12 13 nanaša na realizirane količine, govorimo o "JE" napredovalni količini. Slika 5 prikazuje tipičen diagram napredovalnih količin. V določeni časovni točki lahko vidimo planirane in realizirane napredoval ne količine ter morebitno količinsko in časovno zaostajanje oz. prehitevanje. Sistem napredovalnih količin vzpostavimo in ainhroniz-iramo v okviru celotne logistične verige tako, da dosežemo minimalne zaloge, hkrati pa zagotovimo redno oskrbo z upoštevanjem optimalnih serij v posameznem členu verige. Sistem napredovalnih količin je primeren za krmiljenje srednje in velikoserijske proizvodnje z velikim številom komponent in variant končnih izdelkov, ob pretežno stalni porabi. 2.4. SISTEM OZKIH GRL - OPT {Optimized Production Technology) Sistem je bil razvit v Izraelu in v ZDA in je novejši kot sistem kanban. Temelji na terminiranju ozkih grl /8/ . V mrežni strukturi izdelka poiščemo kritični de! mreže v kateri se pojavlja ozko grlo, kar kaže slika 6. _»lnčrj «reía_ Marailla Izdelava delov Helr, • r • FV. irf i ■ ufxmibi ml NFORMAT IKA j 2 Strokovni; razpravi; t IT zasedenost ni pomembna- Bistvena značilnost je v tem, da je omogočen enakomeren pretok skozi proizvodni sistem. Sistem je primeren za planiranje in krmiljenje izdelave dragih izdelkov in sestavnih delov, pri katerih so problem vezava kapitala in S tem povezani stroški. Poleg tega pa imamo v proizvodnem sistemu ozka grla, ki jih zaradi dragih investicij ni racionalno odpraviti. Za sistem OPT obstaja tudi ustrezna računalniška podpora. 2.5. NA OBREMENITEV ORIENTIRANO ŽS,".™.™* SPUŠČANJE NAROČIL - BORA (Belastungorientierte Auftragsfreigabe) Sistem je bil razvit na univerzi v Hanovru (avtor Bechte, IFA - Institut für Fabrikanlagen der Universität Hannover) /6/. Delovno mesto je obravnavano kot lijak z določeno zmogljivostjo in obremenitvijo (delovni nalogi). Naročilo je spuščeno na delovno mesto le v primeru, ko obstaja možnost, da bo realizirano na vseh potrebnih delovnih mestih, v skladu s terminskim planom. Spuščanje naročil poteka kontrolirano na osnovi podatkov o dejanski obremenitvi in zmogljivosti delovnih mest v določeni časovni periodi. Postopek po tem sistemu poteka v treh korakih (slika 7): J. ko nt k: Pretočno terminiranjc naročil na osnovi tehtanega srednjega pretočnega časa. Naročila razdelimo na nujna in ne nujna. 2. korak: Razvrednotenje časov trajanja operacij. Ugotoviti želimo, s kakšno verjetnostjo lahko pričakujemo, da bo v naslednji periodi naročilo na razpolago na opazovanem delovnem mestu, če mora naroČilo pred tem preiti več delovnih mest. Na prvem delovnem mestu - operaciji bo naročilo z verjetnostjo (faktor razvrednotenja) 1, na naslednjih delovnih mestih pa verjetnost razpoložljivosti naročila pada. Pri razvrednotenju časov trajanja operacij množimo s tehnološkim postopkom predpisani čas operacije z faktorjem razvrednotenja. 3. korak: Spuščanje naročil iz liste nujnih naročil. Naročilo, ki ima razvrednotene čase trajanja operacij, lahko spustimo v proizvodnjo samo v primeru, da je možno, glede na obremenitveno mejo delovnih mest razporediti vse operacije, V kolikor obremenitev delovnega mesta doseže obremenitveno mejo, ne moremo spustiti nobenega naročila, ki to delovno mesto potrebuje. Pnmvpelrj t ton* ftHMlHIHASjL «s>- 1t>- -4H J ' 1 sbbb "t___esQ-„ ■'LumB rR-4-i Slika 7: Postopek izvedbe na obremenitev orientiranega spuSčanja naroČil Sistem je primeren za planiranje majhnih, časovno čim bolj enakih serij. Postopek je enostaven, saj nastopata le dva parametra: termin in obremenitev delovnega mesta. Običajno uporabljamo pravilo FfFO (first IN, first OUT), zato izjemno nujna naročila rušijo osnovni koncept metode. Sistem je ustrezno računalniško podprl, 2.6. SISTEM KANBAN Sistem kanban je bil razvit na Japonskem in sicer v tovarni Toyota (1974). Sistem deluje tako, da realizacija končnega izdelka sproži proizvodnjo sestavov, sestavnih delov in končno tudi naročanje materiala /7//11/, Princip delovanja je prikazan na sliki S. Sistem kanban je lahko definiran za celotno logistično verigo ali pa samo za njene posamezne dele. Deluje na principu signalnih medfaznih zalog, ki pa še vedno, v vsakem trenutku omogočajo oskrbo na naslednjem višjem nivoju porabe (signalne zaloge morajo zadoščati za pretočni čas izdelave ali dobave, z ustrezno varnostno zalogo). Naročilo na posameznem mestu v logistični verigi itD!amuL Freu-*»-.,',! Otl. t'1 m 1 1 V. PrviizvoJiJI kanban KANBAN bi»«* fcetMtail KAN0AN kanoan Slika 8: Princip delovanja sistema kanban 14 upombi tol NFORM ATI KA Strokovni; razpravi; sproži znižanje zaloge do nivoja signalne količine. Informacijsko deluje sistem s pomočjo proizvodnih in transportnih kanban kartic. Kanbaii sistem je primeren ¿a serijsko proizvodnjo, kjer imamo veliko variant končnih izdelkov, ter malo variant komponent proizvodov. Nihanje potreb naj bo minimalno (10% na teden). Sistem je učinkovit tudi v povezavi z drugimi sistemi za planiranje in krmiljenje proizvodnje, 3. INTEGRACIJA SISTEMOV Pred odločitvijo za najprimernejši sistem PPS je potrebno analizirati proizvodni program podjetja ter ugotoviti; ■ način prihoda naročil (naključna, determinirana, znani kupci za daljši časovni interval...), ■ način oskrbe z materiali in kupljenci (na zalogo, ravno pravočasno), ■ strukturo proizvodov (unikatni, ponavljajoči, variantni proizvodi), a delitev proizvodnega programa na specialni in standardni del, ■ obseg proizvodnega programa (individualna, serijska, masovna proizvodnja), ■ različnost tehnologij, ki so potrebne za realizacijo tehnološkega procesa, ■ delež standardnih delov oziroma kupljencev, ki so vgrajeni v proizvod, ■ stanje in potrebe po kapacitetah za realizacijo proizvodnega programa (lastne kapacitete, kooperacija), ■ način proizvodnje glede na stopnjo sodelovanja (koop-erativnosti) delovnih sredstev v procesu obdelave komponent proizvodov. Analize proizvodnih programov izvedene v podjetjih kovinsko predelovalne industrije so pokazale, da je možno v podjetjih z delavniško organizirano individualno proizvodnjo uvesti le en sistem PPS (projektni princip ali sistem MRPali sistem BORA), tako za realizacijo izdelave komponent kot za izvedbo montaže. V podjetjih z maloserijsko in serijsko proizvodnjo planiranja in krmiljenja ne moremo uspešno izvesti le z enim sistemom, temveč je potrebna kombinacija sistemov PPS (izdelava komponent proizvodov poteka naprimer po sistemih BORA ali MRPali OPT, vmesne in končne montaže pa po sistemu kanban). Za podjetja z masovno proizvodnjo je primerno za planiranje in krmiljenje izdelave komponent, montaže sestavov in končne montaže uporabiti sistem napredovainih količin. 4. PRIMER PLANIRANJA IN KRMILJENJA PROIZVODNJE AVTOBUSOV V nadaljevanju bomo pokazali praktični primer uporabe opisanih sistemov oz. njihovih kombinacij na primeru planiranja in krmiljenja proizvodnje avtobusov. Glavne značilnosti proizvodnje avtobusov so: ■ avtobusi nastopajo v številnih znanih variantah, ki se ponavljajo v daljših časovnih razdobjih, ■ občasno prihaja do naročil, ki zahtevajo konstrukcijske spremembe določenih delov avtobusov, ■ avtobusi so sestavljeni iz standardnih komponent (profili, pločevina, vijaki, zvarjcnci, plastični deli..,), ki se Vgrajujejo v večino variant ter specialnih komponent (blago, zvarjenci za posamezne izvedbe, kleparski polizdelki, električna instalacija...), ki se vgrajujejo le v eno ali nekaj variant avtobusov, ■ nekateri kupljeni sestavni deli so izredno dragi (šasija, klima naprava, elementi notranje opreme-TV, WC,.} in jim je pri nabavi posvečena posebna pozornost, ■ izdelava avtobusa v celotnem pretočnem času naročila ni časovno najdaljša in ne pomeni največjega problema, ■ avtobus sestavlja do 1000 različnih komponent, m pri realizaciji sodeluje do 300 dobaviteljev iz Slovenije in tujine, ■ od izdelave ogrodja naprej zavzame avtobus veliko delovnega prostora, * realizacija naročila zahteva veliko kapitala, zato so stroški financiranja naročila (cash flow) zelo pomembni. Doseči želimo kompleksno obvladovanje celotne realizacije naročila, zato cclotni sistem planiranja in krmiljenja proizvodnje avtobusov vključuje tri predhodno opisane sisteme in to: 1. Sistem projektnega planiranja in krmiljenja proizvodnje 2. Sistem napredovainih količin 3. Sistem kanban 4.1. PROJEKTNO PLANIRANJE IN KRMILJENJE PROIZVODNJE AVTOBUSOV Proizvodnja avtobusov ima vse značilnosti projektne proizvodnje, zato je bil izdelan tipski pretočni model, ki v splošnem pokriva dejavnosti izdelave, komerciale, razvoja, konstrukcije, tehnologije, financ, analitike in vodenja. Za planiranje in krmiljenje proizvodnje na makro nivoju uporabimo tipski mrežni plan, ki v svoji strukturi (VVBS) vsebuje 8 skupin aktivnosti oz. glavnih nalog in to: 1. sklepanje pogodbe (marketing) 2. konstruiranje sprememb avtobusa (tehnični sektor) 3. dopolnitev tehnologije (tehnični sektor) 4. financiranje projekta (finančni sektor) 5. zagotovitev dobave materialov (marketing) 6. izdelava avtobusov (proizvodnja) 7. analiza in obračun naročila (vodja projekta) 8. vodenje projekta (marketing in vodja projekta) Pretočni model podpira standardni program za vodenje projektov Super Project. 4.2. UPORABA SISTEMA NAPREDOVALNIH KOLIČIN Sistem napredovainih količin se v primeru proizvodnje avtobusov uporablja za planiranje in krmiljenje montaže upombi iiA NFORMATiKA ►11. MIIHTAJJ ■ M AVTfTIUJM Slika 9: Diagram napredovalnih količin za izdelavo avtobusov se nahajajo v ustreznih datotekah, tako da je možen vsakodnevni pregled komponent, katerih zaloge so pod nivojem signalne zaloge in je zanje potrebno sprožanje ustreznih naročil. Zaradi manjše vrednosti in števila teh komponent uvedba sistema kanban ni bila posebno zahtevna. 5. ZAKLJUČEK V prispevku smo pokazali različne modele za planiranje in krmiljenje proizvodnje (PPS). Ugotovili smo, da so posamezni modeli namenjeni za specifični tip proizvodnje (glede na spekter izdelkov in proizvodne tehnologije). V praksi pogosto zasledimo znotraj proizvodnega sistema različne tipe proizvodnje, to pa narekuje oblikovanje PPS sistema, ki je sestavljen iz različnih osnovnih sistemov. ter zanjo potrebne dobave komponent in izdelave sestavnih delov. Diagram napredovalnih količin (slika 9} zajema osem NAJ-krivulj in to za: izdelavo ogrodja - NK1, opločevinjenje - NK2, ličanje - NK3, montažo 1 - NK4, montažo 2 - NK5, montažo 3 - NK6, finiširanje - NK7 ter odpremo avtobusov - NK8, Diagram na abscisi prika/.uje zaporedne delovne dneve, na ordinati pa zaporedno vstopajoče šasije. Vsaka šasija je navedena z identom tako, da je omogočeno diskretno spremljanje proizvodnje. Izrisane krivulje napredovalnih količin predstavljajo diagram prihodov šasij na posamezne ključne skupine operacij. Kot primer si poglejmo krivuljo NK1 s katero krmilimo začetek izdelave ogrodja, ki se realizira v šestih zaporednih tehnoloških operacijah (OC1 - obrez podvozja; OG2 - varjenje strehe z levo in desno steno; OG3 - varjenje prednje in zadnje stene; OG4 - ravnanje, brušenje in kontrola; OG5 - zaščita in barvanje ogrodja ter OG6 - profiliranje strehe). Diagram napredovalnih količin služi za planiranje in krmiljenje izdelave avtobusov na glavni izdelovalni liniji in izdelavo krivulj napredovalnih količin za planiranje in krmiljenje i/delave komponent na predhodnih operacijah, pri kooperantih ter planiranje in krmiljenje dobave komponent od dobavileljev. 4.3. UPORABA SISTEMA KANBAN Sistem kanban se uporablja za krmiljenje cenenih standardnih komponent (zvarjena, blago, električna instalacija..,). Krmiljenje dobave in izdelave le-teh poteka neodvisno od naročil avtobusov po sistemu signalnih zalog. Za izvedbo sistema je potrebno za vsako standardno komponento določiti signalno zalogo in optimalno količino za naročanje oz. optimalno serijo za izdelavo. Hodatki o stanju zalog S primerom smo pokazali možnost oblikovanja sistema za planiranje in krmiljenje proizvodnje, kot hibrida opisanih modelov. V svetu je razvoj zelo intenziven, saj pogosto zasledimo nove koncepte, ki vključujejo tudi strategije stalnih izboljšav in principov vitke proizvodnja 6. LITERATURA I. A.W.Sehcer: C1M- Der Computergesteuerte Industricbcttih, .Springer-Ver)aj;, Berlin, ITC Z. Kuiar Jane/.: Modeli za gl d jen je kapa ti tet, Magistersko delo, Fakulteta /a strojništvo, Ljubljana, 1992 .1. Oflickv J.: Material Rcqüirements l'lanning, Me Graw-I lili Company, New York, 1975 4. Hdfrich (I.: Fertigung Steuerung und Logistik im ('IM Verhund, Ucch Verlag, München, 1989 Helberg R: PPS Als CIM • Baustein, Erich Schmidt Verlag C i nihil, llcrlm 19H7 fi. Wiendahl 11.11: Beiastungorientierte Fertigung Steuerung, ('arl I l.inscr Verlag, Wien 7. Wildeman H.: Das Just in Time Koncept. Verlag Industriell Organisation, München, 1989 8. Browni J., Harken .1., Shivnan J.; Production Management Systems, Addison-Wesk'v Publishing Company, WiRingham, England, 1988 9. Masauki hriai: KAIZEN, mi Japan - Service, Wirtsclwfisvcrlag Langen Mulle r/H erbig, 1993 III. Runge J. 11,: Was verbirgt sich hinter "Leun Produktion", QZ .18 (1W3) 1!. Sh. Shingo: Nova japonska proizvodna filozofija, Jugoslovanski /avod /a produktivnost, Beograd, 1985 ^ g pirate jalNfORMÄTIKA