Informační systémy a plánování výroby

Transkript

1 Tento materiál vznikl jako součást projektu, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR. Informační systémy a plánování výroby Technická univerzita v Liberci Technické univerzity v Liberci a partneři Preciosa, a.s. a TOS Varnsdorf a.s. TU v Liberci

2 Obsah přednášky 1. Historie vývoje systémů pro plánování a řízení 2. Informační a materiálový tok zakázky 3. Technická příprava výroby 4. MRP I materiálové a lhůtové plánování 5. MRP II kapacitní plánování 6. ERP plánování celopodnikových zdrojů 7. APS pokročilé plánování a rozvrhování 8. MES řízení a optimalizace výroby

3 Historie ERP BOMP Bill of Material Processing (zpracování kusovníků) MRP Material Requirements Planning (plánování požadavků na materiál) MRP II Manufacturing Resource Planning (plánování výrobních zdrojů) ERP Enterprise Resource Planning (plánování celopodnikových zdrojů) DERP Dynamic ERP (dynamické ERP) APS Advanced Planning Scheduling (systémy pokročilého plánování) SCM Supply Chain Management (řízení dodavatelského řetězce)

4 Technologie Konstrukce Výrobní systém TPV Kontrola výrobků a technologií zakázka Odbyt Výpočet a kontrola potřeb plánu simulace Lhůty a kapacity Zadání výrobků Tvorba PFV kalkulace PFV Kapacitní bilance Plánování nákupu, objednávky Plán Finální Výroby Výrobní plán Operativní plán výroby Nákup Rezervace materiálu Jakost Příjem materiálu a ověření jakosti Odvedení výroby Výrobní úkoly Fixace výrobních úkolů Skladové operace Sklady Dílenské řízení výroby Krátkodobý plán výroby Kooperace Kooperace dílů, technologií

5 BOMP BOMP Bill Of Material Processing Strukturované kusovníky Traktor Popis struktury výrobku Karoserie Motor Kola Víko motoru Písty Technologická data prvků Počet prvků Výrobní / nakupovaná položka Dodavatelé Ceny Technologický postup Konstrukční dokumentace Výrobní prostředky

6 BOMP Strukturní kusovník

7 BOMP Technologický postup

8 MPR MRP - Material Requirements Planning Slouží k plánování výroby a řízení zásob Obsahuje BOMP, plánování nákupu, základní plánování výroby Snaží se řešit základní otázky CO? KOLIK? KDY?

9 MPR MRP - Material Requirements Planning Plánování výroby Master Production Schedule (MPS) tj. Plán finální výroby Vstupy : Předpokládaná nebo známá poptávka Dostupná kapacita v normálním času a přesčasu, kooperace Náklady na výrobu, skladování, subdodávky aj. Výstup : Plán finální výroby odhad termínů a ceny výroby na základě vstupů Riziko plánování na základě průběžné doby výroby neodráží omezení ve výrobě.

10 Plánování a rozvrhování výroby Co je plán? Plán - posloupnost akcí, které musíme aplikovat tak, aby se systém podléhající plánování dostal z nějakého svého počátečního (výchozího) stavu dostal do stavu koncového (cílového) Nalezení odpovědí na otázku: Jaké akce (operace) jsou potřeba k dosažení cílů, rozhodování o výběru operací a určování jejich pořadí

11 MPR Lhůtové plánování Stanovení počátku a konce výroby (na základě průběžné doby výroby bez ohledu na kapacity) Založeno na měření či odhadu produkční doby stroje a prostojů Skladování, seřizování, manipulace, čekání Výroba Celková doba

12 MPR Měsíční sestava plánu

13 MRP - Material Requirements Planning Plánování materiálu Vstupy : BOM Množstevní a termínový požadavek zákazníka Úroveň zásob Master production schedule Plán finální výroby Výstup : Plán nákupu obsahuje data jaký materiál, kdy má být doručen v jakém množství a ceně. Také obsahuje data kdy se mají vystavit objednávky.

14 MPR MRP Používané - Material Requirements systémy plánování Planning Prodejní prognóza a pojistné zásoby Zakázková výroba Plánování přes Objednací hladiny Oddělené plánování mezioperačních polotovarů Automatické plánování rodiny výrobků

15 MPR II MRP II - Manufacturing Resource Planning Plánování výrobních zdrojů Vychází z MRP avšak používá pokročilejší způsob plánování uvažuje kapacitní a materiálová omezení Vychází z Plánu finální výroby Stanovuje dle vybrané metody velikost výrobní dávky Porovnává strojní a lidské výrobní kapacity Tvoří frontu výrobních operací

16 MPR II Kapacitní plánování Porovnání časového fondu výrobních zdrojů s kapacitními požadavky na výrobní zdroje 100% Stroj

17 MPR II Příprava směny Kapacitní požadavky versus časový fond stroje Příprava dávky A Kusový čas A přestávka Úklid d počet ks (VD A) Příprava dávky B čas Počet hodin ve směně x Počet směn ve dni Nedostatečná kapacita zdroje

18 MPR II Velikost výrobní dávky Na základě zákaznického požadavku (výrobní dávka= potřeba zákazníka*potřeba finální sestavy) Ekonomická výrobní dávka (výrobní dávka zvolena dle zvoleného poměru investování času do činností přidávající a nepřidávající hodnotu výrobku výroba x skladování, seřizování atd.) Na základě potřeb v časovém horizontu (suma všech zákaznických požadavků dle rozpadů BOM na daný plánovací horizont)

19 MPR II Kapacitní bilance pracovišť

20 MPR II Plán dílen

21 ERP ERP ERP- Enterprise Resource Planning (plánování celopodnikových zdrojů) Informační systém pro podporu plánování a řízení výroby (organizační plánování, řízení a kontrola procesu zpracování zakázky včetně nákupu, výroby, odbytu s přihlédnutím k termínovým a kapacitním možnostem výroby)

22 ERP Výrobci a dodavatelé ERP SAP Lawson Oracle Applications IFS Nexedi Infor ABAS AG Microsoft (Dynamics AX, Dynamics NAV)

23 ERP ERP enterprise resource planning Analytické nástroje Předpovědi Jakost atd. Technologie Plánování výroby Personalistika ERP Řízení zásob Sklady Řízení zákaznických vztahů Účetnictví Nákup Prodej

24 APS Advanced Planning and Scheduling pokročilé plánování a rozvrhování výroby plánování do omezených kapacit Systém pro optimalizovaní alokace zdrojů a materiálu nutných k zajištění poptávky APS není náhradou ERP, je jeho doplňkem

25 Plánování a rozvrhování výroby Co je rozvrhování? Nalezení odpovědí na otázku: Kde a kdy budu zpracovávat zakázky? rozhodování o posloupnosti prováděných akcí (plánů) umístění na časové ose s ohledem na kapacitní omezení

26 Plánování a rozvrhování výroby Jaký je rozdíl mezi plánování a rozvrhováním? Plánování CO? JAK? Materiál, nástroje, strojní zařízení, personál, lhůty Rozvrhování KDE? (na jakém zdroji ) KDY? (začátek a konec operace)

27 Plán a rozvrh Kapacita Rozvrh Stroj Stroj Stroj Stroj Využitá kapacita Délka výroby Porovnání Využitá kapacita Délka výroby

28 Ganttův diagram vizualizace rozvrhu Ganttův diagram (úsečkový diagram) zobrazuje rozvrh po operacích (projektové řízení) délka trvání operace spolu s jejím začátkem a koncem obsazenosti na strojích (rozvrhování výroby) počátek a konec obsazenosti na stroji

29 Zakázky Ganttův diagram Stroje

30 Ganttův diagram výhody nevýhody Přehled o počátku a konci operací v zakázkách spolu s jejich vzájemnými vztahy Zobrazení čekání, potřeby zdrojů vzájemných konfliktů atd. V rámci většího počtu operací (rozsáhlosti projektu) stává se nepřehledným Zobrazuje pouze základní omezení (čas, zdroj/operaci, rozsah)

31 APS Dopředné plánování Dny Objednávka 1 1.operace 2.operace 3.operace 4.operace Objednávka 2 1.operace 2.operace 3.operace 4.operace

32 APS Zpětné plánování (rozvrhování) Dny Objednávka 1 1.operace 2.operace 3.operace 4.operace Objednávka 2 1.operace 2.operace 3.operace 4.operace

33 Složitost modelů reálné výroby Open shop Flow shop Job shop Modifikace Hybridní Flexibilní

34 Open schop Výrobek 1 Výrobek 2 Stroj 1 Výrobek 3 Stroj 2 Stroj 3

35 Open schop v praxi

36 Zjednodušené modely Proudová výroba (flow shop) Výrobek 1 Výrobek 2 Stroj 1 Stroj 2 Stroj 3 Výrobek 3 Výrobní a montážní linky v seriové výrobě

37 Flow shop v praxi Textil Automotiv Potraviny

38 Zjednodušené modely Zakázková - kusová výroba (Job schop) Výrobek 1 Stroj 1 Výrobek 2 Stroj 2 Stroj 3 Výrobek 3 Výrobní a montážní linky v kusové výrobě s velkým počtem odlišných výrobků

39 Job Shop v praxi Výroba motorek na zakázku Výroba obráběcích strojů

40 Aspekty modelu reálné výroby Omezení : Materiálová (dostupnost materiálu) Technologická (technologický postup) Časová (směnnost) Více zdrojová (pracovníci, přípravky, transport)

41 Příklad - linka Jsou dány výrobky A B C procházející linkou přes pracoviště Stoj 1 Stroj 2 Stroj 3 Suma Výrobek A Výrobek B Výrobek C Suma Za jak dlouho lze z kapacitního hlediska uskutečnit plán? Jaký bude rozvrh výroby? (pořadí výrobků na vstupu do linky + začátek operací a jejich konec)

42 Malý návod dopředný rozvrh 1 2 A Stroj B 1 2 C Stroj 2 t

43 Výsledné rozvrhy: 6 kombinací t (čj) ACB Stroj 1 Stroj 2 Stroj 3 BCA Stroj 1 Stroj 2 Stroj 3 A 1 (6) B 1 (4) C 1 (4) B 2 (3) C 1 (4) B 1 (4) A 2 (4) C 2 (4) B 2 (3) A 3 (4) C 3 (3) B 3 (2) A 1 (6) C 2 (4) A 2 (4) B 3 (2) C 3 (3) A 3 (4) BAC Stroj 1 Stroj 2 Stroj 3 B 1 (4) A 1 (6) B 2 (3) B 3 (2) C 1 (4) A 2 (4) C 2 (4) A 3 (4) C 3 (3) CBA Stroj 1 Stroj 2 Stroj 3 C 1 (4) B 1 (4) C 2 (4) A 1 (6) B 2 (3) C 3 (3) B 3 (2) A 2 (4) A 3 (4) ABC Stroj 1 Stroj 2 Stroj 3 A 1 (6) B 1 (4) A 2 (4) C 1 (4) B 2 (3) A 3 (4) C 2 (4) B 3 (2) C 3 (3) CAB Stroj 1 Stroj 2 Stroj 3 C 1 (4) Optimální sekvence pořadí zakázek je na vstupu A-C-B, C-A-B s časem dokončení 19 A 1 (6) C 2 (4) C 3 (3) B 1 (4) A 2 (4) B 2 (3) A 3 (4) B 3 (2)

44 Aktivní rozvrh GT Giffler a Thomson (1965) Aktivní (A) Použití rozvrhovací systémy V praxi málo používaný Vyber všechny operace, které lze v tomto okamžiku rozvrhovat v závislosti na omezení Vyber z nich ty s nejkratším časem dokončení Z nich vyber operaci, která je nejvhodnější

45 Aktivní rozvrh Dostupná v tomto okamžiku 5 Dostupná za hodinu Následující na stroji Stroj 1 8 Stroj 2 Čas dokončení 16 Čekání = plýtvání t

46 Rozvrh bez zpoždění Rozvrhy bez zpoždění (Non delay ND) V praxi nejpoužívanější Používá např. i simulace Vyber všechny operace, které lze v tomto okamžiku rozvrhovat v závislosti na omezení Vyber z nich ty, které mají nejdřívější čas začátku nebo. Z nich vyber operaci, která je nejvhodnější

47 Rozvrh bez zpoždění Dostupná v tomto okamžiku 5 Dostupná za hodinu Následující na stroji Stroj 1 Stroj 2 8 Čas dokončení 19 t

48 Prioritní pravidla Podle priority termínu odvedení,zákazníka, penálí atd. Podle vlastností zakázek (tech. postupu, rozvrhu atd.) Panvalkar a Isklander jich popsali více než sto (1977) SPT (shorter processing time) neboli nekratší procesní čas - používá se při strategii odvést nejkratší operace jako první). MWKR (most work remaining) neboli nejvíce práce zbývá v případech kdy se chceme postupně zpracovávat na co největší spektrum výrobků najednou. LWKR (least work remaining) neboli nejméně práce zbývá - v případech kdy chceme zakázky (úlohy) co nejdříve odvést z úzkého místa pro ostatní úlohy. FCFS (first come first served) resp. Firs-in firs-out (FIFO) pro plynulejší průtok výrobním systémem je nejčastěji používán při řízení linek Random (náhodné)

49 Konstruktivní algoritmy Stroj Zásobník práce

50 Konstruktivní algoritmy Stroj Zásobník práce

51 Konstruktivní algoritmy Stroj Zásobník práce

52 Konstruktivní algoritmy Stroj Zásobník práce

53 Konstruktivní algoritmy Stroj Zásobník práce

54 Konstruktivní algoritmy Stroj Zásobník práce

55 Konstruktivní algoritmy Stroj Zásobník práce

56 Konstruktivní algoritmy Stroj Zásobník práce

57 Konstruktivní algoritmy Stroj Zásobník práce

58 MES Manufacturing Execution System Systémy MES poskytují v reálném čase přístup k informacím o výrobním procesu všem zainteresovaným pracovníkům od obsluhy strojů, až po management podniku. Monitorování zakázek, strojů, pracovníků Optimalizace pořadí zakázek, údržby strojů, výdeje materiálu atd. Odvádění všech činností ve výrobním systému

59 MES Dílenské řízení výroby odvádění hotové výroby

60 Dodavatelé MES Captor (Systeplant, CP Data a. s. ) Hydra (MPDV Mikrolab, ICZ) PHARIS (UNIS, a.s ) ATS V ČR prodává desítky společností systémy typu MES

61 MES Optimalizace Trend - optimalizace krátkodobého plánu Optimalizace Velikosti výrobní dávky Sekvence výrobních dávek s ohledem na úzká místa či kritickou cestu Rozvrhu seřizovačů Rozvrhu operátorů dle jejich multi-profesnosti Alokace materiálu atd.

62 Výrobní vs. Transportní dávka S1 S2 S3 S1 Zkrácený čas dodání S2 S3 Průběžná doba výroby LT (lead time) 62

63 Optimalizace rozvrhu Lokální prohledávání Stroj Stroj

64 Optimalizace rozvrhu Kritická cesta CPM (critical path method) Projektové řízení Taková posloupnost operací, kde operace, která se opozdí, zpozdí celý plán (rozvrh) Dopředný a zpětný rozvrh

65 Dopředný rozvrh

66 Zpětný rozvrh

67 Optimalizace rozvrhu kritický blok Kritický blok je množina operací na kritické cestě, na jenom zdroji, jdoucí bezprostředně za sebou

68 Optimalizace rozvrhu Nowicky a Smutnicky

69 Optimální rozvrh z pohledu Cmax

70 Děkuji za pozornost