Planowanie produkcji – na czym polega i dlaczego trzeba to robić?
Planowanie produkcji to w proces decyzyjny, który harmonizuje to, czego oczekuje klient (popyt), z tym, co firma jest w stanie wykonać (podaż/moce produkcyjne).
Planowanie produkcji to nie tylko ustalenie daty zakończenia zlecenia. To skomplikowana układanka, która musi odpowiedzieć na cztery kluczowe pytania:
CO? – Jaki asortyment produkujemy?
ILE? – Jaka jest wielkość partii produkcyjnej?
KIEDY? – W jakim terminie startujemy i kiedy musimy skończyć, aby zdążyć z wysyłką?
JAKIM KOSZTEM/ZASOBAMI? – Jakich maszyn, ilu ludzi i jakich materiałów potrzebujemy?
W praktyce proces ten obejmuje:
Analizę zamówień i prognoz: Sprawdzenie, co klienci już kupili, a co prawdopodobnie kupią w najbliższym czasie.
Bilansowanie mocy produkcyjnych: Sprawdzenie, czy mamy wystarczającą liczbę pracowników i maszyn (dostępność czasu pracy).
Zarządzanie materiałami: Upewnienie się, że surowce dotrą na linię dokładnie wtedy, gdy będą potrzebne (ani za wcześnie, ani za późno).
Harmonogramowanie: Rozpisanie zadań na konkretne dni, zmiany, a nawet godziny dla poszczególnych stanowisk.
Rodzaj produkcji a wybór metody planowania
Nie istnieje jedna, uniwersalna metoda planowania produkcji, która sprawdzi się w każdym zakładzie. Istnieją jednak dość uniwersalne kryteria, które o takim wyborze pomagają zdecydować. Ważną przesłanką do doboru metody planowania jest rodzaj prowadzonej produkcji. Możemy mówić o różnych rodzajach produkcji, na przykład ze względu na:
Rodzaj produktów:
- produkcja dyskretna – taka w której mówimy o jednostkach/sztukach wyrobów;
- produkcja procesowa – czyli taka, w której po wykonaniu produktu nie istnieje możliwość rozłożenia go na pierwotne komponenty czy surowce.
Organizacja pracy:
- produkcja potokowa (przepływowa) – stanowiska robocze rozmieszczone są zgodnie z przebiegiem procesu technologicznego;
- produkcja gniazdowa – kierunek przebiegu półproduktów między stanowiskami jest zmienny, każde stanowisko pracy może współpracować z różnymi stanowiskami a kolejność operacji technologicznych może być zmienna.
Ciągłość wytwarzania:
- produkcja okresowa (wsadowa) – odbywa się w partiach, tok produkcji jest nieciągły;
- produkcja ciągła – przepływ materiału w procesie produkcyjnym jest nieprzerwany.
Liczebność:
- produkcja prototypowa – często kończy się na wytworzeniu jednej sztuki towaru;
- produkcja jednostkowa – liczba wykonywanych jednorazowo wyrobów nie przekracza zwykle kilku sztuk;
- produkcja seryjna – wytwarzanie określonej liczby (serii) jednakowych wyrobów według takiej samej technologii, ze względu na rozmiar, umownie mówi się o produkcji małoseryjnej, średnioseryjnej i wielkoseryjnej;
- produkcja masowa – towar wytwarzany w dużej ilości przez długi okres czasu.
Strategia, jako czynnik wyboru metody planowania produkcji
Innym kluczowym kryterium wyboru metody planowania jest strategia, według której inicjowane są zlecenie produkcyjne. Wśród nich można wymienić:
Produkcja na zapas/produkcja na magazyn (MTS – Make to Stock)
Produkcja na magazyn (MTS) to strategia produkcji stosowana przez przedsiębiorstwa w celu dopasowania zapasów do przewidywanego zapotrzebowania konsumentów. Metoda MTS wymaga dokładnej prognozy popytu, pozwalającej określić ile produktów będzie w danym okresie potrzebne. Strategia MTS jest efektywna w sytuacji, jeśli popyt na dany produkt można dokładnie oszacować.
Produkcję na zapas często stosują firmy, w których występują znaczne i z góry przewidywalne sezonowe wahania popytu towarów. Przykładem mogą być m.in. producenci zniczy (Uroczystość Wszystkich Świętych), producenci grilli (sezon letni), lub producenci ozdób choinkowych i popularnych upominków (Święta Bożego Narodzenia). Dzięki strategii MTS przedsiębiorstwa mogą zgromadzić zapasy przed okresowymi wzrostami popytu.
Produkcja na zapas posiada też pewne wady. Jej efektywność jest całkowicie zależna od zdolności do prawidłowego określenia przyszłego popytu. Nieprzewidywalność gospodarki, potęgowana obecnie pandemią sprawia, że strategia MTS jest obarczona sporym ryzykiem niedostosowania podaży.
Pewnym problemem związanym z metodą MTS jest fakt, że wymaga ona od firmy przeprojektowywania planu produkcji w określonych porach roku. Jest to bardziej skomplikowane i kosztowne niż utrzymywanie stałych poziomów produkcji przez cały rok.
Produkcja na zamówienie (MTO – Make to Order)
Produkcja na zamówienie (MTO) to strategia, w której produkcja rozpoczyna się dopiero po wpłynięciu zamówienia od klienta. Pozwala ona dostarczać produkty w ilości i jakości dokładnie odpowiadającym potrzebom odbiorcy. Ten rodzaj produkcji często określany terminem masowa personalizacja.
Produkcja na zamówienie najczęściej stosowana jest w specjalistycznych branżach, takich jak budownictwo, automotive, produkcja maszyn, samolotów itp. Metoda ta często wybierana jest wtedy, gdy produkcja danego towaru na zapas wiąże się z nieakceptowalnie wysokimi kosztami.
Główną zaletą MTO jest możliwość realizacji zamówień dokładnie według specyfikacji wymaganej przez klienta. Eliminuje problem kosztów długotrwałego magazynowania wyrobów gotowych, w tym kosztów ich przeterminowania.
Strategia MTO nie jest pozbawiona wad. Dwa główne problemy w zarządzaniu produkcją na zamówienie to termin dostawy i koszt dostosowania. W porównaniu z produkcją na zapas – metoda MTO cechuje się dłuższym terminem dostawy, a także wyższą ceną związaną z personalizacją zamówienia.
Montaż na zamówienie (ATO – Assemble to Order)
Montaż na zamówienie to strategia, która cechuje się dość szybkim czasem realizacji i możliwością częściowej personalizacji produktu. Zazwyczaj wymaga ona, aby zakład posiadał stosowne zapasy komponentów i półproduktów. Po otrzymaniu zamówienia, części są szybko składane, a finalny produkt wysyłany do klienta.
Strategia montażu na zamówienie jest zatem połączeniem strategii produkcji na magazyn (MTS) i strategii produkcji na zamówienie (MTO). Przykładem firm powszechnie stosujących montaż na zamówienie są sklepy komputerowe, dostarczające sprzęt o konfiguracji określonej w zamówieniu.
Metoda ATO stara się połączyć korzyści płynące z produkcji na zamówienie i produkcji na magazyn. Umożliwia ona szybką realizację zamówienia, a także dostosowanie produktu do życzeń klienta.
Wadą montażu na zamówienie jest problem ustalenia optymalnego poziomu zapasów komponentów i półproduktów. Ich niedobór oznacza ryzyko utraty szans sprzedażowych, nadmiar wiąże się z zamrożeniem kapitału i wyższymi kosztami składowania.
Projektowane na zamówienie (ETO – Engineer to Order)
Projektowanie na zamówienie to taki rodzaj procesu produkcyjnego, w którym produkt jest projektowany, konstruowany i wykańczany pod kątem konkretnego zamówienia. Towar jest zaprojektowany tak, aby w pełni odzwierciedlał specyfikację otrzymaną od klienta. Przedstawiciele klienta współpracują z zespołem produkcyjnym od samego początku prac. Projektowane na zamówienie stosowane jest w przypadku bardzo złożonych i bardzo specjalistycznych produktów.
Różnica między podejściem ETO a produkcją na zamówienie polega na tym, że mamy tu do czynienia ze znacznie ściślejszą współpracą z klientem, obejmującą także etap projektowania towaru.
Wyzwania związane z projektowaniem na zamówienie:
- wysoki poziom współuczestnictwa klientów w całym procesie;
- ryzyko nieporozumień między dostawcą i klientem,
- koszty całego procesu są bardzo trudne do przewidzenia
- długi czas realizacji.
Metody planowania i optymalizacji produkcji
Planowanie produkcji wymaga uwzględnienia ogromnej ilości informacji, które wykorzystuje przy tworzeniu oraz optymalizacji planów i harmonogramów. Wśród nich znajdują się m.in.:
- parametry operacji technologicznych i produkcyjnych;
- operacje i zasoby alternatywne;
- czasy cykli;
- sekwencje operacji;
- parametry maszyn, narzędzi, materiałów;
- czasy przezbrojeń (macierz przezbrojeń);
- macierz kompetencji pracowników;
- operacje równoległe (overlapping).
Oto kilka przykładowych reguł, stosowanych w sekwencjonowaniu operacji produkcyjnych.
- najszybszy termin wykonania (EDD – Earliest due date);
- kolejność zgłoszeń (FC/FS – First come/first served);
- najkrótszy czas trwania (SPT – Shortest processing time);
- najdłuższy czas trwania (LPT – Longest processing time);
- najkrótszy pozostały czas wykonania (LWR – Least work remaining);
- najdłuższy pozostały czas wykonania (MWR – Most work remaining);
- wybranie losowe (random) – często stosowana jako odniesienie w ocenie innych reguł.
Obszerność tematu planowania produkcji sprawia, że jest to znakomity obszar dla wykorzystania narzędzi informatycznych z zakresu automatyzacji i optymalizacji.
Jakie narzędzia i systemy pomagają w planowaniu produkcji?
Planowanie produkcji to skomplikowany proces, który wymaga zrównoważenia popytu klientów z dostępnymi zasobami (maszynami, ludźmi, materiałami). Narzędzia wspierające ten proces można podzielić na kilka poziomów – od prostych arkuszy kalkulacyjnych po zaawansowane systemy wykorzystujące sztuczną inteligencję.
Oto zestawienie najważniejszych narzędzi i systemów, podzielone według ich funkcji i stopnia zaawansowania:
Systemy APS (Advanced Planning and Scheduling)
To najbardziej specjalistyczne narzędzie do harmonogramowania produkcji. Systemy APS często są „nakładką” na system ERP.
Rola w planowaniu: W przeciwieństwie do ERP, systemy APS planują przy skończonych zdolnościach produkcyjnych. Biorą pod uwagę realne ograniczenia:
Dostępność konkretnych maszyn (i ich awarie).
Dostępność pracowników z odpowiednimi kompetencjami.
Czasy przezbrojeń.
Kluczowa funkcja: Pozwalają na tworzenie symulacji „co by było, gdyby” (np. co się stanie z harmonogramem, jeśli przyjmiemy to pilne zamówienie?).
Systemy MES (Manufacturing Execution System)
Podczas gdy APS służy do planowania, MES służy do nadzorowania wykonania tego planu w czasie rzeczywistym.
Rola w planowaniu: MES dostarcza planistom dane zwrotne z hali produkcyjnej. Jeśli maszyna stanie, MES natychmiast o tym informuje, co pozwala na szybką aktualizację planu w systemie APS/ERP.
Funkcje:
Monitorowanie wydajności maszyn (OEE).
Śledzenie przepływu materiałów (Traceability).
Cyfrowy obieg zleceń (eliminacja papieru na produkcji).
Narzędzia Wizualne i Metodyki
Nawet przy zaawansowanym oprogramowaniu, wizualizacja planu jest kluczowa dla zrozumienia go przez ludzi.
- Wykresy Gantta: Podstawowe narzędzie wizualne w systemach APS. Pokazuje zadania rozłożone na osi czasu dla poszczególnych maszyn. Pozwala szybko zobaczyć „wąskie gardła”.
