Jednym z ważniejszych problemów z obszaru operacyjnego planowania produkcji jest określanie optymalnej wielkości partii. Zasadniczym celem wyznaczenia optymalnej wielkości partii jest obniżenie kosztów produkcji. Wielkość partii oddziałuje bezpośrednio m.in. na koszty związane z uruchomieniem produkcji, utrzymaniem zapasów czy kosztami nadgodzin. Na problem ustalenia optymalnej wielkości partii duży wpływ ma struktura produktu (jednopoziomowa, wielopoziomowa – tzw. drzewo produktu). Istotną rolę odgrywają także ograniczenia zdolności produkcyjnych, w tym fakt czy ograniczenia te dotyczą jednego czy wielu zasobów.
Problem określania optymalnej wielkości partii ma duży potencjał w zakresie doskonalenia i poszukiwania oszczędności. Decyzje w zakresie wielkość partii wpływają na płynną i efektywną realizację całego procesu produkcyjnego. Jakie czynniki przemawiają za koniecznością zwiększenia, a jakie za zmniejszeniem partii?
Czynniki przemawiające za zwiększeniem partii produkcyjnej:
- skrócenie czasu przygotowania i zakończenia produkcji;
- wykorzystanie w większym stopniu stanowiska pracy na cele produkcyjne, a w mniejszym na przezbrojenia;
- wzrost wydajności i poprawa jakości produktów w wyniku nabierania wprawy i automatyzmu działań przez pracowników;
- wysoki koszt uruchomienia produkcji dla danego produktu;
- nagły wzrost zapotrzebowania na dany towar.
Czynniki przemawiające za zmniejszeniem partii produkcyjnej:
- wydłużenie cyklu produkcyjnego, co powoduje wzrost zapasów produkcji w toku;
- wzrost kosztów związanych z utrzymaniem zapasów;
- wzrost kosztów wynikający z zamrożenia kapitału;
- zmniejszenie partii ograniczające zapotrzebowanie na powierzchnię magazynową;
- silne wahania popytu na produkt;
- realizacja idei szczupłego wytwarzania (lean manufacturing).
W obecnych, wysoce konkurencyjnych warunkach, dostrzec można trend odchodzenia od produkcji masowej na rzecz produkcji w małych partiach. Produkcja w mniejszych partiach pozwala bowiem lepiej uwzględniać częste zmiany preferencji konsumentów.
Odbiorcy biznesowi nie chcą również często zamawiać dużych partii towaru za jednym razem, ponieważ chcą zminimalizować zamrożony kapitał. Z drugiej strony producenci również dążą do minimalizacji swoich zapasów, łącznie z zapasem robót w toku (WIP – work in progress).
Głównymi składnikami całkowitych kosztów produkcji, które nie tworzą wartości dodanej dla produktu i dlatego powinny być redukowane, są koszty:
- rozruchu produkcji,
- utrzymania zapasów,
- produkcji w toku.
Duża różnorodność produktów i zmienny popyt sprawiają, że planowanie produkcji dla małych wielkościach partii jest bardzo trudne i złożone. Bardzo trudno jest bowiem kontrolować koszty i jednocześnie dotrzymywać założonych terminów. Jednym z parametrów, który wskazuje czy dobrana wielkość partii jest właściwa, jest zapas średni materiału. Jeżeli w dłuższych przedziałach czasu parametr ten wykazuje trend wzrostowy lub spadkowy, jest to argument przemawiający za korektą wielkości partii.
W oparciu o jakie metody zakłady produkcyjne mogą wyznaczają wielkość partii?
Metody określania wielkości partii:
Stała wielkość partii (fixed order quantity) – metoda w której określa się wielkość partii na podstawie historii zamówień. O wyborze stałej wielkość partii mogą decydować takie czynniki jak długi czas przezbrojenia dla danego produktu, maksymalna pojemność wsadu przy produkcji wsadowej, czy wysoki koszt zamawiania komponentów.
Partia na partię (lot for lot) – reguła ta polega na generowaniu zleceń produkcyjnych na dokładnie taką ilość towaru, jaka występuje w zamówieniach. Takie podejście pozwala na optymalizację kosztów magazynowania, jest często stosowane wtedy, gdy komponenty produktu są drogie. Metoda ta jest także często przyjmowana dla tych towarów, na które występuje nieregularne zapotrzebowanie.
Partia pokrywająca zapotrzebowanie okresowe (fixed period requirements) – metoda bazuje na sumowaniu zapotrzebowania na produkt w danym okresie czasu (np. tygodniu, miesiącu). Na tak zsumowane zapotrzebowanie generowane jest jedno zlecenie produkcyjne. Przy takim podejściu możemy zoptymalizować koszty pozyskania komponentów dzięki kumulacji dostawy. Metoda ta pozwala także ograniczyć ilość przezbrojeń.
Mankamentem tego rozwiązania jest to, że generuje relatywnie wysokie koszty utrzymania zapasów. Metodę tą stosuje się zwykle dla produktów o tanich komponentach, na które występują duże wahania popytu.
Ekonomiczna wielkość partii (EOQ – economic order quantity) – kalkulacja uwzględniająca koszty zamówienia komponentów, popyt na dany produkt, koszty magazynowania i transportu. Stosowanie tej metody pozwala obniżyć zarówno wydatki związane z utrzymaniem zapasów, jak i koszty zamawiania komponentów.
W przypadku ekonomicznej wielkości partii zakłada się, że popyt przyszły jest znany i niezmienny. Im bardziej popyt jest zmienny, tym mniej ta metoda jest skuteczna.
Metoda dynamiczna
Algorytm Wagner-Whitin – uogólnienie modelu ekonomicznej wielkości zamówienia, który uwzględnia fakt, że popyt na dany produkt zmienia się w czasie. Metoda opracowana została w celu znalezienia optymalnej wielkości partii dla poszczególnych okresów, gdy poziom zamówień jest znany dla kilku okresów wprzód. Algorytm pozwala porównać wszystkie możliwe warianty zamawiania komponentów, które pozwalają zaspokoić zapotrzebowanie w określanym horyzoncie planistycznym.
Złożoność problemu ustalenia optymalnej wielkości partii produkcyjnej sprawia, że trudno go rozstrzygnąć bez wsparcia wyspecjalizowanego oprogramowania. Systemy zaawansowanego planowania i harmonogramowania produkcji pomagają precyzyjne ustalić zapotrzebowanie na materiały i komponenty w poszczególnych przedziałach czasu. Pozwalają zmniejszyć ilość przezbrojeń poprzez agregowanie zapotrzebowania na części z różnych zleceń. Dzięki zawartym schematom ustalania priorytetów i algorytmom optymalizacji wskazują planistom, które partie powinny zostać podzielne, a także kiedy powinna się rozpocząć produkcja danych wyrobów.
