LES wood 51 (1999) 11 Raziskave in razvoj 341 UDK: 65.012.122 Izvirni znanstveni ~lanek (Original Scientific Paper) Simulacija stroškov za izbor fleksibilnih proizvodnih sistemov Cost simulation for choosing the flexible production systems Franc BIZJAK*, Ana RIHTAR** Povzetek Abstract Simulacija stroškov je lahko pomembno orodje pri izbiri proizvodnih sistemov, ki zagotavljajo minimalne stroške. V prispevku so opisane mo`nosti in model simulacije stroškov, ki upošteva storilnost, fleksibilnost in organiziranost tehnologije, odvisno od stroškov. Ta omogo~a izbiro proizvodnih sistemov, s katerimi ob enakih drugih pogojih, kot so kakovost in dobavni roki, izberemo optimalen proizvodni sistem. Klju~ne besede: simulacija, stroški, fleksibilni proizvodni sistem Cost simulation can be an important instrument for choosing production system, which guarantees minimal costs. In the article possibilities and cost simulation model, which counts on productivness, flexibility and technology organisation, in dependence of costs, are described. This model enables choosing of the productional systems with which at equal other conditions, like quality and delivery times, we can choose the optimal production system. Keywords: simulaton, costs, flexible production system 1. Problem Sodobna tehnika in organizacija nudita številne mo`nosti proizvodnje, torej mo`nost razli~nih proizvodnih sistemov, ki se ob enaki kakovosti proizvodnje in enakih dobavnih rokih razlikujejo le po stroških proizvodnje. Gledano ekonomsko, je seveda smotrno oblikovati take proizvodne sisteme, ki zagotavljajo proizvodnjo z minimalnimi stroški. Problem simulacije stoškov za te potrebe torej lahko predstavimo tako, kot ka`e slika 1. Pri tem na minimiziranje stroškov najbolj vpliva: - storilnost tehnologije in proizvodnega sistema, - fleksibilnost proizvodnega sistema, - organizacija tehnologije. Poglejmo najprej, kašne so te odvisnosti, nato pa, kako je mogo~e simulirati stroške za izbor ustreznega proizvodnega sistema. Slika 1. Problem simulacije stroškov 2. Proizvodnost tehnologije in stroški ^e primerjamo stroške med bolj proizvodnim in manj proizvodnim sistemom, dobimo: prof. dr., Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Ro`na dolina, C. VIII/34, 1000 Ljubljana mag., Srednja lesarska šola Maribor, Lesarska pot 2, 2000 Maribor Kot `e vemo, bolj proizvodna tehnologija troši manj nekaterih spreme- za tehnološki sitem (1): nljivih prvin (Vs) proizvodnega procesa, zato je obi~ajno zanjo zna~il- Cs1 = Fs1 + Vs1, no, da povzro~a ni`je spremenljive stroške. Hkrati pa taka tehnologija Vs1 = vs1 x p , troši ve~ stalnih prvin (Vt), zaradi ~e-sar je nabavna vrednost te tehnologi- kjer je je ve~ja; ta pa pogojuje višje stalne Cs1 = celotni stroški sistema 1, stroške (Fs). Fs1 = stalni stroški sistema 1, (2 LES wood 51 (1999) 11 Raziskave in razvoj 342 Vs1 = spremenljivi stroški sistema 1, vs1 = spremenljivi stroški za enoto sistema 1, p = obseg proizvodnje; za tehnološki sistem (2): Cs2 = Fs1 + Vs2 , Vs2 = vs2 x p . (3 (4 Oznake imajo isti pomen kot pri sistemu (1), le da se nanašajo na sistem (2). ^e stroške prika`emo grafi~no, dobimo sliko 2. Kot vidimo, se v to~ki (x) stroški izena~ijo. To omogo~a izbor primernega sistema: p > x (5 Primernejši je tehnološki sistem (2). p < x (6 Primernejši je proizvodni sistem (1). pripravo zmogljivosti (Vik), zaradi ~e-sar nastajajo razli~ni stroški priprave zmogljivosti (RFs). Kot vemo, ti stroški v ~asu priprave zmogljivosti skokovito narastejo. Tehnologiji se razlikujeta tudi po nabavni vrednosti, saj je obi-~ajno prilagodljivejša tehnologija dra-`ja; to pa pogojuje tudi ve~je stalne stroške (Fs). Predpostavimo, da sta tehnologiji enako proizvodni, zaradi ~esar trošita enake koli~ine spremenljivih, potrošnih prvin (Vis), posledica tega so enaki spremenljivi stroški (Vs). ^e ozna~imo prilagodljivejši tehnološki sistem z (1) in stroške za primerjana sistema narišemo, dobimo naslednjo sliko: vodnje (p), n = število nastavitev. Zaradi manjše prilagodljivosti tehnološkega sistema (2) je potrebno, na primer, pri nastavljanju ve~ ~asa in dela, iz ~esar izhajajo višji stroški dela in višji stroški amortizacije v ~asu, ko tehnološki sistem preurejamo v primerjavi s primerjanim tehnološkim sistemom (1). Razlika med omejeno stalnimi stroški (RFS) primerjanih sistemov vpliva na to, da se pri višjih nalo`bah v tehnološki sistem (1) pri enaki proizvodnosti in dolo~enem obsegu proizvodnje celotni stroški (Cs) primerjanih sistemov izena~ijo, ~e je le število nastavitev (n) dovolj veliko. V to~ki enakih celotnih stroškov, to je to~ki, kjer ni diferen~nih stroškov Cs1 = Cs2, namre~ velja: Slika 2. Primerjava stroškov bolj ali manj proizvodnega tehnološkega sistema To~ko (x), to je to~ko, v kateri je obseg proizvodnje tak, da zagotavlja pri obeh sistemih enake stroške, lahko dobimo: Csl = Cs2 (7 FsJ + vsi x p = Fs2 + vs2 x p (8 vj7- v*2 = (*) (9 Poimenujmo to to~ko to~ko enake sprejemljivosti. 3. Prilagodljivost tehnologije in stroški (prim. Bizjak 1990) Vzemimo dve tehnologiji, ki se medsebojno razlikujeta po prilagodljivosti, trošita torej razli~ne koli~ine prvin za Slika 3. Primerjava stroškov bolj ali manj prilagodljive tehnologije Pri tem je: RFS1 = omejeno stalni stroški sistema (1), strošek pripravljenosti zmogljivosti, RFS2 = omejeno stalni strošek tehnološkega sistema (2), strošek pripravljenosti zmogljivosti. Matemati~no razlago za tako gibanje stroškov primerjanih sistemov pa vidimo iz naslednjih odnosov: FS1 > FS2 RFS2 > RFS1 (10 Cs2 = FS2 + VS2 + RFS1 x n (11 Cs1 = FS1 + VS1 + RFS1 x n (12 Cs2 ”Cs1 pri x = 1 do 100 % izkoriš~enosti zmogljivosti, oziroma obsega proiz- FS1 - FS2 = (RFS2 -RFS1) x n. (13 Iz tega izhaja potrebno število nastavitev (n) (14 Pri enaki proizvodnosti primerjanih tehnoloških sistemov torej lahko trdimo, da bodo celotni stroški (Cs1) manjši od (Cs2), (Cs1 < Cs2), ~e je dejansko potrebno število nastavitev stroja (x) ve~je od izra~unanega (n), (x > n). V tem primeru bo ugodneje uporabljati tehnološki sistem (1). V primeru, ko je dejansko potrebno število nastavitev stroja (x) manjše od izra~unanega (n), (x < n), bodo pri enaki proizvodnosti celotni stroški tehnološkega sistema (1) (Cs1) višji od celotnih stroškov sistema (2), zato bo ugodneje uporabljati tehnološki sistem (2). U~inkovitost primerjanih tehnoloških LES wood 51 (1999) 11 sistemov bo torej odvisna, poleg drugih proizvodnih pogojev, predvsem od števila menjav serij, od velikosti serije, oziroma od prilagodljivosti. Glede na navedeno je torej razumljivo, da se v maloserijski in posami~ni proizvodnji uveljavljajo sodobni, zelo fleksibilni tehnološki sistemi, v velikoserijski proizvodnji pa je zaradi nekoliko ni`jih (še vedno) nalo`b konvencionalnih tehnoloških sistemov še vedno smotrneje uporabljati le-te. Navedena primerjava velja le za avtomatizirane tehnološke sisteme, saj le za te velja, da imajo pribli`no enako proizvodnost. Dru-ga~no stanje bi namre~ lahko ugotovili, ~e bi opravili primerjavo med sodobnimi tehnološkimi sistemi (avtomatiziranimi) in bolj ali manj mehanskimi tehnološkimi sistemi, ki se v maloserijski proizvodnji uporabljajo (univerzalni stroji). Razlike bi v tem primeru bile predvsem zaradi razli~-nih proizvodnosti. 4. Organiziranost tehnologije in stroški Razli~na tehnologija in tudi razli~na organizacija zahtevata ne le razli~no proizvodnost, temve~ tudi razli~no vezavo sredstev v proizvodnji, torej obratna sredstva; to pa posebno obliko stroškov pripravljenosti zmogljivosti (Svs), to je stroške vezave sredstev. Glede na pomemben dele` teh stroškov v strukturi cene v lesni industriji je razumljivo, da moramo te stroške upoštevati kot odlo~ujo~e stroške pri izboru sistemov. Poglejmo, kako se oblikujejo zaloge in prek teh tudi vezava sredstev v proizvodnji za naslednje osnovne na~ine organizacije tehnologije: * proizvodnja na posami~nih medsebojno nepovezanih tehnoloških sistemih, * proizvodnja na linijah, * proizvodnja na ve~stopenjskih obdelovalnih strojih. V prvem primeru je za tovrstno organizacijo zna~ilen naslednji tok materiala: Raziskave in razvoj Slika 4. Zaloge materiala pri delu na posami~nih tehnoloških sistemih Oznake pomenijo: Dmi = delovna mesta, Zi = zaloge materiala, izdelkov in polizdelkov, ki = zmogljivosti. Skupne zaloge v tem primeru so: Zk1 = Z11 + Z12 + Z13 + Z14. (15 Za to proizvodnjo je obi~ajno zna~ilna neusklajenost zmogljivosti, saj je pogosto organizirana na bolj ali manj univerzalnih strojih. To pa je tudi osnovni vzrok, da so v proizvodnji velike medfazne zaloge in s tem tudi vezana razmeroma velika sredstva. Za zmogljivosti (k) torej velja: k1¹k2¹k3. (16 V drugem primeru je za tovrstno organizacijo zna~ilen tok materiala, kot ga ka`e slika 5. Skupne zaloge pa so v tej organizaciji tehnologije: Zk2 = Z21 + Z22 + Z23 + Z24 (17 Za to proizvodnjo je zna~ilno, da so zmogljivosti medsebojno okvirno usklajene, zato velja: 343 k1 »k2 »k3 . (18 Temu primerno so manjše tudi zaloge materiala v proizvodnji, s ~imer je tudi vezava sredstev manjša. V tretjem primeru je za tok materiala zna~ilna naslednja pot: Slika 6. Pretok materiala na ve~stopenjskih obdelovalnih strojih Skupne zaloge pa so: Zk3 = Z31 + Z32. (19 Na ve~stopenjskem stroju izvedemo vse operacije, zato medfaznih zalog ni pa tudi neusklajenosti zmogljivosti ni. Tako lahko v tem primeru pri~akuje-mo manjšo vezavo sredstev. Glede na opisano lahko sklepamo, da veljajo med navedenimi zalogami za razli~ne na~ine organiziranosti naslednji odnosi: Zk1 > Zk2 > Zk3 , (20 kar pomeni, da v prvem primeru lahko pri~akujemo ve~jo vezavo sredstev kot v drugem, in v drugem primeru ve~jo kot v tretjem. Temu primerno lahko pri~akujemo tudi razli~ne koeficiente obra~anja zalog: Ko1 < Ko2 < Ko3, (21 kar pomeni boljše ali slabše obra~a-nje sredstev. Iz navedenega izhaja tudi spoznanje o razli~nih stroških vezave sredstev. Slika 5. Tok materiala pri linijski proizvodnji LES wood 51 (1999) 11 Sredstva, tuja ali lastna, vezana v proizvodnji, imajo seveda svojo ceno, s tem pa tudi nastajajo stroški. Pri do-lo~eni obrestni meri (r), ki pomeni ceno kapitala, ovrednotimo stroške vezave sredstev v proizvodnji na naslednji na~in: Svs = Zki x r, (22 pri ~emer je Svs = stroški financiranja, r = obrestna mera za obratna sredstva v %. Pri isti obrestni meri torej lahko za obravnavane na~ine organizacije tehnologije pri~akujemo razli~ne stroške finaciranja, in sicer: Svs1 > Svs2 > Svs3 . (23 To pa bo treba upoštevati pri izboru tehnologije in organizacije, saj smo ugotovili, da so ti stroški odlo~ujo~i za izbor tehnologije. To pa niso edini odlo~ujo~i stroški, ki so odvisni od organizacije tehnologije. Odvisno od zalog, za~etnih, vmesnih ali kon~nih, se spreminjajo tudi potrebe po skladiš~enju in velikosti skladiš~, od tega pa so odvisne tudi nalo`be v proizvodne sisteme. Kako obseg nalo`b vpliva na stalne stroške in s tem na poslovni uspeh pa smo `e obravnavali. Te stroške, je glede na pomembne razlike med raznimi zasnovami potrebno upoštevati, ko ugotavljamo stalne stroške. 5. Model simulacije stroškov za izbor tehnologije Vzamemo “n” tehnoloških sistemov enakih zmogljivosti, ki omogo~ajo zahtevam tr`iš~a primerno proizvodnjo. Za te tehnološke sisteme je mogo~e na~rtovati odlo~ujo~e stroške tako, da so: Cs1 = Fs1 + Vs1 + RFs1 + Svs1, Cs2 = Fs2 + Vs2 + RFs2 + Svs2, (24 Csn = Fsn + Vsn + RFsn + Svsn . Celotni odlo~ujo~i stroški sistema tako zaradi razli~nih tehnoloških in organi- Raziskave in razvoj zacijskih zna~ilnosti zavzemajo razli~-ne vrednosti: Cs1 ¹Cs2 ¹... Csn . (25 Glede na to, da ni`ji celotni stroški maksimirajo poslovni rezultat ob enakem celotnem prihodku, bo ciljna funkcija tehnološkega sistema: Cs = Fs + Vs + RFs + Svs Þ min, (26 oziroma bodo kriteriji izbora optimalnega tehnološkega sistema med obravnavanimi sistemi minimalni celotni stroški. Med tehnološkimi sistemi bo torej izbran sistem, ki izpolnjuje pogoj: Csi = min ; (27 sistem i = izbrani sistem . To pa je potreben, ~eprav nezadosten pogoj za izbor tehnološkega sistema. Kot smo `e videli, celotni stroški pri istem tehnološkem sistemu zaradi svojih zna~ilnosti variirajo v intervalu obsega dejavnosti, zato navedeni kriterij velja le ob natan~no dolo~enem obsegu dejavnosti. ~e se omejimo le na grafi~no primerjavo dveh sistemov, dobimo sliko 7. ^e ugotovimo razliko med celotnimi stroški Csi - Csj, dobimo diferen~ne stroške, torej Ds = Csi - Csj; (27 Ds = diferen~ni stroški. Slika 7. Celotni odlo~ujo~i stroški primerjanih sistemov 344 Diferen~ni stroški pa, odvisno od višine stroškov sistema (Csi) in (Csj) v intervalu obsega dejavnosti, lahko zavzamejo pozitivne ali negativne vrednosti, oziroma vrednost 0. V primeru enakosti stroškov primerjanih sistemov so torej diferen~ni stroški ni~: Ds = 0 . (29 To to~ko (x), kjer je izpolnjen gornji pogoj, poimenujemo to~ko enake sprejemljivosti sistema. ^e bo obseg proizvodnje (p) ve~ji od to~ke (x), torej p > x , (30 bo primernejši tehnološki sistem (j). ^e bo obseg dejavnosti (p) manjši od to~ke (x), torej p < x , (31 bo primernejši tehnološki sistem (i). Obseg proizvodnje (p), kot smo videli, je lahko tak, da je primeren z vidika stroškov prvi, oziroma drugi tehnološki sistem. Zato bo pri dolo~enem obsegu dejavnosti potrebno izbrati tisti sistem, ki zagotavlja minimalne stroške na enoto, torej sistem i = izbrani sistem. To pa je potreben in zadosten pogoj za izbor tehnološkega sistema. Izbor tehnološkega sistema je torej pomembna in dolgoro~na poslovna odlo~itev, saj odlo~ilno upliva na kasnejšo uspešno ali neuspešno poslovanje. Neustrezno projektirano in izvedeno tovarno je ne-mogo~e uspešno upravljati. Vir 1) F. Bizjak, Produktionsfunktion und Kostenfunktion bei flexibler Automatisierung der Produktion, Holz als Roh-und Werkstoff 48(1990)125-128, Springer Verlag 1990