Каким условиям должен отвечать график и как его оценить

Предполагается, что свой процесс вы знаете, а систему планирования не покупали никогда.

Ограничения производственного планирования, которым обязан удовлетворять реальный участок

Начните с ограничений, потому что программа интересна ровно настолько, насколько она способна их описать. Станок выполняет одно задание за раз, и время перехода от текущего задания к следующему обычно зависит от того, какие именно это два задания. Со светлого цвета на тёмный хватает протирки, с тёмного на светлый нужны промывка и мойка. Это и есть переналадка, зависящая от последовательности: время переналадки принадлежит паре операций на конкретном ресурсе, поскольку та же смена цвета на большом прессе стоит одного, на малом другого, а на некоторых линиях зависит ещё и от состояния станка. Именно это ограничение чаще всего отсутствует в учётной системе. Поэтому план, выданный из ERP, так часто выглядит отсортированным списком, хотя должен быть последовательностью.

Дальше идут ограничения, не привязанные к одному станку, которые на многих участках связывают сильнее, чем матрица переналадок. Штамп, пресс-форма или испытательный стенд могут находиться только в одном месте, поэтому две ячейки, каждая из которых могла бы выполнить заказ, не могут выполнять его одновременно. Аттестованный оператор — такой же дефицитный ресурс: три человека в смене и один допуск на этот класс сварки означают, что мощность по этому классу равна единице. Сжатый воздух, печь или кран связывают весь участок, поэтому два задания, которые по отдельности помещаются, вместе могут не поместиться.

Наличие материала служит одновременно жёстким предусловием и мягким входом. Заказ не может стартовать раньше прихода комплектующего, но дата прихода остаётся обещанием поставщика с его собственной надёжностью. Поэтому график должен показывать, какие заказы зависят от ещё не пришедшей поставки, чтобы этот риск был виден на плане. Иначе он усредняется в длительности цикла и обнаруживается утром, когда материал не приехал.

Календари несут больше, чем от них ожидают. Графики смен различаются от участка к участку: термообработка работает ночью, а сборка нет, и пятничная переналадка, которую не успеть закончить до конца смены, будет сделана дважды. В окна техобслуживания, праздники и ежегодную остановку ресурс числится в списке активов, но недоступен производству.

И есть технологические правила, не имеющие отношения к мощности. Отверждение, сушка, охлаждение и карантин задают минимальные паузы между операциями, а часто и максимальные: выдержать не меньше четырёх часов, нанести покрытие в течение двадцати четырёх, использовать смешанный клей в пределах его жизнеспособности, отмыть деталь до появления налётной ржавчины. Планировщик, который понимает минимальные паузы, но не максимальные, будет тихо выдавать планы, отправляющие материал в брак. Некоторые пары операций обязаны идти подряд, потому что деталь нельзя оставить недоделанной; некоторые партии формируются под объём ванны, независимо от потребности.

Почему расчёт MRP выдаёт даты, в которые никто не укладывается

MRP делает действительно полезную работу, и это не составление графика. Он разворачивает спрос по спецификациям, вычитает складские запасы и открытые заказы, сдвигает на фиксированную длительность цикла по каждой позиции и говорит, что производить или закупать и примерно когда начинать. Чтобы делать это по тысячам номенклатурных позиций, он исходит из того, что мощность доступна всегда, когда этого требует арифметика.

Это допущение рушится незаметно. Два заказа хотят пресс в десять утра, и MRP ставит туда оба. Сдвиг на длительность цикла представляет собой однажды заданное число, среднее из времени ожидания, обработки и перемещения в условиях, которых больше нет, а переналадки либо отсутствуют, либо спрятаны внутри него плоской надбавкой, не зависящей от последовательности. Результат арифметически непротиворечив и физически невыполним, что хуже, чем просто ошибка, потому что в системе он выглядит правильным.

Разницу впитывает цех. Кто-то вручную перестраивает последовательность (обычно хорошо, опираясь на знания, живущие в одной-двух головах), и план превращается в пожелание. Всё, что из него выводится, наследует ошибку: обещанные сроки поставки, сроки закупок, расстановка людей, цифра мощности, которую называют продажам. Когда планировщик отвечает на это раздуванием длительности циклов, защита реальна, но реальна и цена: раздутая длительность цикла означает работу, запущенную раньше срока, которая превращается в незавершённое производство, стоящее между рабочими местами.

Таблица в Excel, заменяющая эти даты, даёт настоящее улучшение, но с потолком. Она работает, потому что планировщик держит матрицу переналадок и конфликты по оснастке в голове, и перестаёт работать на масштабе, на его отпуске и на вопросе о том, что сломается, если принять вот этот заказ.

Что меняет планирование с учётом ограниченных мощностей

Планирование с учётом ограниченных мощностей переворачивает вопрос. Вместо того чтобы спрашивать, когда операция могла бы начаться, если ничто не мешает, оно размещает операции на ресурсах, которые уже загружены, соблюдая переналадки, календари, оснастку и порядок следования, и сообщает те даты, которые из этого получились. Даты превращаются в результат расчёта.

Последствия практические. Последовательность на каждом ресурсе задана явно, поэтому матрицу переналадок можно использовать: там, где переналадка съедает существенную долю доступной мощности, группировка совместимых изделий возвращает часы переналадок без капитальных вложений. Ваш ли это случай, показывает одно число, которое можно измерить на этой неделе, и измерить его стоит первым, потому что на линии с пятиминутными переналадками и проблемой с материалом выстраивание последовательности не вернёт почти ничего. Узкие места становятся видны как загрузка, и спорить о мнениях больше не нужно. Поскольку план ограничен мощностью, добавление заказа показывает, что он вытесняет. Именно это и делает возможным достоверное обещание срока.

Меняется и запуск в производство. План с неограниченной мощностью запускает работу так рано, как позволяют сдвиги; ограниченный план запускает её тогда, когда ограничение способно её принять, а это снижает незавершённое производство и сокращает расстояние между появлением дефекта и его обнаружением. Даром это не даётся: модель нужно поддерживать, и она честна ровно настолько, насколько честны заложенные в неё времена.

Планирование, составление графика и диспетчирование: три разные задачи

Чаще всего проект по планированию рождает то, чем никто не пользуется, именно из-за смешения этих трёх. Планирование работает в неделях и месяцах. Оно отвечает, выполним ли спрос в целом, нужна ли вторая смена в марте, что законтрактовать у поставщиков. Единица здесь: товарная группа и неделя. Большая точность была бы ложной, потому что и спрос не точен.

Составление графика работает в часах и днях. Оно отвечает за последовательность на каждом ресурсе на ближайшие смены, вместе с переналадками, которые эта последовательность влечёт. Именно это в первую очередь и означает APS.

Диспетчирование работает в минутах. Оно отвечает, что оператор на этом рабочем месте запустит следующим, с учётом остановки, непрошедшей первой детали, неприехавшего материала. Его место там, куда оператор реально смотрит: терминал MES, сменно-суточное задание, распечатка последовательности, приклеенная к станку. Важно, что оно находится рядом с работой и что ему разрешено отклоняться от графика, потому что у реальности есть право голоса.

Типичная ошибка — использовать инструмент не на своей высоте: строить график с точностью до минуты на три недели вперёд или считать мощность по сменно-суточному заданию. Другая ошибка: запрещать отклонения на уровне диспетчирования, из-за чего система становится помехой и её гарантированно начинают обходить.

Какие данные нужны APS: маршруты, времена операций, переналадки

Механизм планирования считает по вашим мастер-данным. Если данные декоративные, то и результат будет декоративным и уверенным в себе.

Маршруты обязаны отражать, как деталь делается на самом деле, включая альтернативные варианты. Если задание может идти на трёх станках, а в маршруте указан один, планировщик выстроит туда очередь и покажет узкое место, которого у вас нет. Если в маршруте пропущена операция, которая происходит всегда (зачистка заусенцев, контроль, ожидание остывания), каждая дата занижена ровно на эту величину.

Времена операций нужно измерять заново, унаследованным цифрам верить нельзя. Нормативные времена в большинстве ERP-систем были введены при запуске системы и отражают инструмент и оператора, которых, возможно, уже нет. Идеальные времена не нужны, нужны такие, у которых ошибка мала и не смещена: маршрут, где каждая операция оптимистична на одну и ту же величину, складывается в график, ошибающийся на смену к концу недели.

Времён переналадок чаще всего нет вовсе, хотя это самые ценные данные. Полную матрицу по всем парам изделий редко удаётся поддерживать. Работает другое: сгруппировать изделия в семейства по тому, что действительно определяет переналадку (цвет, материал, инструмент, температура, ширина), и задать времена между семействами, с исключениями только там, где они важны. Рассчитывайте держать отдельную матрицу «семейство — семейство» для каждой группы ресурсов, потому что один и тот же переход редко стоит одинаково на двух разных станках.

О текущем незавершённом производстве обычно забывают. График на завтра начинается с состояния цеха сегодня вечером: что недоделано, где оно лежит, что настроено на каждом станке. Если это состояние вбивается в конце смены с бумажного листа, планировщик оптимизирует завод, существовавший несколько часов назад.

Плохие данные заявляют о себе сами. Один ресурс всегда перегружен, а всё остальное простаивает: обычно это значит, что маршруты искусственно стягивают работу к нему. Если планировщики каждый день вручную правят одни и те же заказы, значит, в модели не хватает ограничения. Когда задания подтверждаются пачками в одну и ту же минуту, подтверждения набивают задним числом, а времена старта вымышлены. Инстинкт подсказывает настраивать движок, но причина почти всегда в мастер-данных.

Как оценивать график

Важный результат здесь своевременность поставок. Мерить её надо относительно даты, названной клиенту. Если брать последнюю пересмотренную внутреннюю дату, цифра улучшится, а опыт клиента нет.

Суммарные часы переналадок в неделю чище всего показывают, работает ли выстраивание последовательности, и они напрямую конвертируются в мощность.

Незавершённое производство и время прохождения говорят, разумно ли план запускает работу. График, который улучшает своевременность, заливая цех ранними запусками, просто переместил проблему в проходы между станками.

Соблюдение графика (сколько из запланированного на смену было действительно выполнено и в запланированной последовательности) честно показывает, верят ли плану. График с отличными теоретическими показателями, от которого цех отказался ещё до обеда, остаётся просто документом.

Загрузка оборудования — ловушка. Занимать работой каждый станок, не являющийся ограничением, означает производить запасы. Выпуск от этого не растёт. Участок, везде загруженный под потолок, не имеет запаса, чтобы поглощать изменчивость, поэтому очереди растут нелинейно, а длительность цикла ухудшается по мере того, как цифра загрузки улучшается. Следите за ней на ограничении и по большей части игнорируйте её в остальных местах.

Политика перепланирования и нервозность графика

Движок, способный перепланировать за секунды, провоцирует непрерывное перепланирование. Не поддавайтесь. Если последовательность меняется при каждом шевелении, цех усваивает, что план в восемь и план в десять не совпадают, и возвращается к тому, чтобы делать то, что кажется разумным. Эта неустойчивость называется нервозностью графика, и она разрушает доверие быстрее, чем посредственный график.

Рабочая схема: замороженный горизонт плюс политика. Внутри окна последовательность не меняется, кроме случаев настоящих блокировок, так что уже начатые переналадки не пропадают зря; за его пределами переоптимизация разрешена. Практическое правило такое. Перепланировать не чаще, чем длится замороженное окно, а длину окна задавать по двум наблюдаемым на участке вещам: сколько занимает переналадка и как часто приходит настоящая блокировка. Механический участок с часовыми заданиями и конфликтом по оснастке почти каждый день заморозит несколько часов и будет перепланировать каждую смену; процессное производство с недельными кампаниями заморозит дни. В любом случае регулярные расчёты дополняются расчётами по событию (отказ станка, непришедшая поставка, срочный заказ).

Политику делают рабочей две вещи. Список исключений должен быть явным: что считается основанием сломать заморозку и кто вправе это разрешить. И когда график всё-таки меняется, мастер должен иметь возможность увидеть почему, потому что необъяснённое изменение читается как ненадёжность программы.

Где APS стоит рядом с ERP и MES и кто за что отвечает

ERP владеет коммерческим и материальным миром и является источником того, что и к какому сроку надо изготовить. APS владеет последовательностью, беря спрос и материалы из ERP, ограничения из собственной модели, а состояние цеха из исполнения. MES владеет исполнением и его записью, и он же является датчиком для APS, без которого планировщик слеп к настоящему моменту.

Контур замыкается, только если работает в обе стороны: от APS к MES идёт график, а обратно, от MES к APS, возвращается то, что произошло на самом деле. Ежедневного файла подтверждений достаточно, чтобы спланировать завтра, и недостаточно, чтобы перепланировать сегодня после обеда.

Зоны ответственности нужно зафиксировать письменно до запуска, потому что споры предсказуемы. Кто может менять срок заказа. Кто поддерживает матрицу переналадок и времена операций и с какой периодичностью пересмотра. Кто может переопределить последовательность на рабочем месте и фиксируется ли это переопределение. Какая система главнее, когда ERP и планировщик расходятся в том, что есть в наличии. Если оставить это неявным, технически грамотное внедрение обычно и буксует.

Как провести проверку, которая что-то вам скажет

Демонстрация поставщика на данных поставщика доказывает лишь то, что программа запускается. Оценивайте её на своём заводе; при разумных рамках это недорого.

Возьмите один участок с реальными ограничениями (существенные переналадки, общая оснастка, конкурирующие заказы) и прошедший период в четыре-восемь недель, по которому вы знаете, что выпускалось и что было просрочено. Дайте кандидату те мастер-данные, что есть у вас сегодня, без чистки под тест, потому что состояние ваших данных входит в то, что вы измеряете.

Затем попросите воспроизвести график за этот период и сравните. Описывает ли модель ваши ограничения или неудобные из них приходится упрощать. Умеет ли она работать с максимальными паузами так же, как с минимальными, если в вашем процессе есть срок годности или жизнеспособность состава. Сколько времени на переналадки съедает её последовательность по сравнению с тем, что вы потратили на самом деле, и что она говорит о заказах, которые вы поставили с опозданием. Затем прогоните значимые сценарии: узкое место стоит два дня, срочный заказ в середине недели, поставка на неделю позже.

Затем посадите за неё планировщика на полдня. Важно, может ли человек увидеть, почему было принято такое решение, и поправить его, не воюя с инструментом. Планировщиком, с которым нельзя поспорить, никто не будет пользоваться. Спросите, во что обходится поддержание модели, когда меняется изделие, станок или время переналадки, и в скольких местах это надо править. Большинство графиков деградируют потому, что после окончания проекта за модель никто не отвечал.

Где здесь Meta Smart Factory

Модули APS и MRP в Meta Smart Factory делают ту часть, что связана с ограниченными мощностями, на модели ограничений, охватывающей зависящие от последовательности переналадки, общую оснастку, квалификацию операторов и календари смен по участкам, со сценарными расчётами для перечисленных выше сбоев. Поскольку они находятся на той же платформе, что и модуль MES, между исполнением и планировщиком нет ночной передачи файлов, поэтому состояние цеха настолько актуально, насколько это позволяют ваши точки подтверждения и дисциплина отчётности ваших операторов. Это обязательное условие: если половина подтверждений вводится на перерыве, а на ручной сборке нет точки сканирования, архитектура вас не спасёт. Решение о том, где эти точки стоят, само входит в работу по внедрению. Стык с ERP по заказам, спецификациям и подтверждениям относится к той же работе.

Те части, от которых зависит, заработает ли всё это, поставить не в наших силах: измеренные времена операций, матрица переналадок, за которую кто-то отвечает, маршруты, совпадающие с тем, как деталь делается на самом деле, и письменная политика перепланирования. Если вы в начале пути, полезным первым шагом будет описанное выше сравнение с историей на одном ограниченном участке, с вашими данными как они есть.