В зарубежной теории и практике производственного управления существуют две различных системы: «толкающего» и «тянущего» типов.
Представленные ранее системы оперативного планирования и управления, и построенные на их основе методы, являются своего рода «выталкивающими » системами (по западной терминологии) или RP - концепциями (MRP-ERP-CSRP-IRP). Принцип их работы заключаются в том, что предметы труда в производственном процессе передаются с предыдущей на последующую производственную стадию по определенному расписанию на плановый период, по команде централизованной системы управления (рис. 13). В отечественной практике этот вид планирования был единственным, вместе с тем, в рыночных условиях она применяется в основном на заготовительных предприятиях и предприятиях, изготовляющих стандартизированную продукцию.
Рисунок 13. Структура «выталкивающей» системы планирования.
В отличие от них, концепция «Точно во время» (JIT) относится к разряду «тянущей » или «вытягивающей » системы (впервые была использована в Японии), в основе которой положен децентрализованный принцип управления материальным потоком, когда указания на начало производства поступают непосредственно от склада ГП или системы сбыта предприятия. Обработка предметов труда на предыдущей стадии производственного процесса начинается по команде (по мере необходимости) от последующей стадии, и так по цепочке от последней до первой производственной операции (рис. 14). Процесс происходит в направлении, обратном движению материального потока. Концепция JIT ориентирована преимущественно на стабильный спрос, работу с минимальным уровнем запасов или вообще без запасов, что при значительном колебании величины спроса, приводит к дефициту и сбоям в системе.
Исключить данный недостаток позволило использование нового метода планирования и управления материальным потоком в производстве, разработанного на основе двух концепций RP и JIT, которая носит название OPT (Optimized production technology – оптимизированная производственная технология). Другими недостатками JIT могут являться рост транспортных расходов и увеличение затрат на осуществление закупок.
Рисунок 14. Структура «вытягивающей» системы планирования.
В целом, общие причины, способствующие популяризации концепции JIT заключаются в возможности:
Ø минимизации запасов незавершенного производства (межоперационных заделов);
Ø работы «с колес», то есть без создания заделов и запасов;
Ø сокращения длительности производственного цикла;
Ø гибкого реагирование на колебания спроса на продукцию и на изменения в потребительском предпочтении;
Ø уменьшения потребности в производственных и складских площадях;
Ø достижения небольших объемов производства и индивидуализации выпускаемой продукции;
Ø повышения всеобщего качества;
Ø сокращения затрат содержание запасов и т.д.
Для внедрения концепции JIT в практику работы предприятия необходимо соблюсти достаточно строгие требования, иначе система вовсе не будет работать. К примеру, предприятиям США понадобилось 10 – 15 лет, чтобы наладить «вытягивающую» систему на качественную работу, поскольку для этого было необходимо:
Ø наладить скоординированную работу с поставщиками и потребителями с использованием современных средств связи;
Ø рационализировать структуру производственного процесса в направлении предметно-замкнутых участков и поточных линий;
Ø применять современные методы, технологии производства и промышленное оборудование (станки с ЧПУ, роботы и т.д.);
Ø точно соблюдать сроки поставок и уровень качества;
Ø внедрить современные информационные системы управления;
Ø подготовить высококвалифицированных рабочих-универсалов.
Реализация концепции JIT стала возможным благодаря использованию информационной системы «Канбан», что в переводе с японского означает «карточка». Механизм работы данной системы построен на том принципе, что все рабочие места предприятия должны снабжаться предметами труда (материальными ресурсами) только количестве и сроку, необходимом для выполнения заданного им рабочим местом-потребителем заказа. В данном случае отсутствует жесткий производственный график, а все производство на каждом рабочем месте строится на основе заказа, поступающего с последующего рабочего места. Средством передачи информации о потребностях и заказе является карточка «kanban», которая реализована на бумажном или на информационном носителе.
Существует два вида карточек: карточка отбора (транспортная карта) и карточка производственного заказа. В транспортной карточке указывается информация о виде и количестве деталей, которые необходимо забрать из накопителя и доставить к месту потребления; в карточках производственного заказа фиксируется наименование и количество деталей, которые должны быть изготовлены на предшествующем рабочем участке. Работа механизма «вытягивания» может быть представлена следующим образом (рис. 15). Выделим два рабочих месте в производственном процессе, обозначив их как «поставляющее рабочее место (РМ)» и «потребляющее рабочее место», которые взаимодействуют между собой через накопитель оборотного и страхового заделов предметов труда в контейнерах. Каждый контейнер имеет прикрепленную к нему одну из двух видов карточек: транспортную карточку, если контейнер движется от накопителя к потребляющему РМ, когда он заполнен, и от потребляющего РМ к накопителю, когда он пуст; карточку заказа, когда контейнер движется от накопителя к поставляющему РМ, когда он пуст, и от него к накопителю, когда он заполнен.
Рисунок 15. Схема движения деталей и оборота сопровождающих их карточек в системе Kanban.
Замена на контейнере одного вида карточки на другой, относящегося к одному сорту деталей, может происходит только в накопителе, где циклы оборота карточек пересекаются. Замена карточки того же вида, но относящуюся к другому сорту деталей, может происходить только на потребляющем или поставляющем РМ через картотеки 1 и 2 соответственно.
Механизм оборота карточек и работы «вытягивающей» системы состоит из трех фаз:
1. Потребляющее РМ, получив заказ от последующего по ходу производственного процесса РМ, определяет свою потребность в деталях, необходимых для выполнения данного заказа. Из картотеки 1 отбираются соответствующие транспортные карточки, которые по мере освобождения контейнеров по одной прикрепляются к ним и транспортируются в накопитель.
2. В накопителе, на основании информации транспортных карт отбираются контейнеры, заполненные необходимыми деталями. С них снимаются карточки заказа и прикрепляются на поступившие пустые контейнеры, с которых, в свою очередь, транспортные карточки перевешиваются на отобранные заполненные контейнеры. Таким образом, на каждом отобранном контейнере с деталями карточка заказа меняется на транспортную карточку, а на пустых контейнерах транспортные карточки меняются на карточки заказа. Заполненные контейнеры с транспортными карточками перемещаются к месту потребления. Пустые контейнеры с карточками заказа отправляются к поставляющему РМ.
3. Поставляющее РМ, получив из накопителя пустые контейнеры с карточками заказа, приступает к обработке деталей (необходимого сорта и в необходимом количестве, указанном на карточке) и планирует свою потребность в материалах с дальнейшим размещением заказ на предыдущих по ходу производственного процесса рабочих местах. В случае, если поставляющее РМ еще занято обработкой предыдущих заказов, то вновь поступивший заказ становится в очередь (в картотеку 2). Когда заказ исполнен и контейнеры заполнены, они с прикрепленными карточками заказа отправляются в накопитель, где соответствующий запас пополняется до необходимого уровня.
Такова общая схема работы системы Kanban.
3.7.3. Классификация систем оперативно-календарного планирования основного производства
Под системой оперативно-календарного планирования основного производства (ОКП) принято понимать методику и технику плановой работы, определяемые степенью централизации плановой работы, принятыми планово-учетными единицами и установленными плановыми периодами, составом и точностью календарно-плановых нормативов, а также составом, порядком оформления и движения плановой и учетной документации.
При создании системы ОКП, ориентированной на достижение совокупности установленных целей предприятием, необходимо учитывать множество разнородных факторов.
Основными факторами, определяющими выбор системы ОКП машиностроительного предприятия, являются следующие:
· технические характеристики и конструктивно-технологические особенности выпускаемых изделий (номенклатура и применяемость предметов производства, их трудоемкость, материалоемкость, габарито-весовые характеристики, количество и виды технологических операций, степень унификации, стандартизации и т.п.);
· тип производства;
· производственная структура предприятия, производственных подразделений (корпусов, цехов, участков).
В связи с тем, что в процессе ОКП осуществляется моделирование движения деталей, сборочных единиц, изделий в производстве, применяемые в этих целях методы планирования зависят от характера организации производственного процесса, то есть от типа производства. Сравнительная технико-экономическая характеристика типов производства машиностроительного предприятия приведена в табл. 3.1.1 см. раздаточный материал к лекции №6.
Структуру и методы осуществления планово-учетной работы конкретной системы ОКП определяют:
· установленная пропорция между централизацией и децентрализацией планово-учетной работы, то есть принятое решение о мере сочетания принципа централизации и децентрализации в осуществлении планово-учетной работы;
· принятые решения о соотношении аппарата выполнения работ оперативно-календарного планирования и диспетчирования производства;
· принятые решения об используемой информационной технологии в ОКП;
· выбранная совокупность планово-учетных единиц и календарно-плановых нормативов для различных уровней системы ОКП;
· установленная периодичность, состав и порядок осуществления плановых расчетов и ведения оперативного учета хода производства.
В литературных источниках, посвященных организации и управлению производством машиностроительного предприятия, выделяют два классических вида систем оперативно-календарного планирования, а именно: комплектные и подетальные.
В комплектных системах ОКП основной объем планово-учетной работы выполняется на внутрицеховом уровне, а в подетальных – на межцеховом уровне. По признаку превалирующей доли выполнения планово-учетных работ на верхнем (межцеховом) уровне системы ОКП классифицируются как централизованные, а на нижнем – децентрализованные. Следовательно, комплектные системы относят к децентрализованным системам ОКП, а подетальные – к централизованным.
В комплектных системах ОКП на межцеховом уровне применяются укрупненные планово-учетные единицы (наименьшие единицы планирования и учета) – комплекты предметов производства, объединенные по определенным признакам, например, такие как производственный заказ, узловой комплект, серия изделий, групповой комплект, машинокомплект, суткокомплект и т.п.
Под производственным заказом может пониматься любая совокупность изготавливаемых предметов производства, объединенных наименованием - конкретным названием заказа. В состав узлового комплекта входят предметы производства, образующие технологический или сборочный узел. Планово-учетная единица (ПУЕ) серия изделий представляет собой совокупность предметов производства, комплектующих сборку выпускаемой в плановом периоде серии изделий определенного размера. Групповой комплект включает предметы производства объединенные в группу по признаку одинаковости или сходности технологических маршрутов, используемого оборудования, оснастки, периодичности запуска-выпуска. Машинокомплект это предметы производства, входящие в состав машины (изделия) конкретного наименования, изготавливаемые в конкретном цехе основного производства. Суткокомплект включает в себя предметы производства, входящие во все изделия, подлежащие изготовлению в плановом периоде из расчета среднесуточной потребности в них.
Применение укрупненных планово-учетных единиц и одинаковых опережений по запуску и выпуску для всех предметов производства, входящих в состав установленных комплектов, рассчитанных по ведущим (наиболее трудоемким) предметам производства (ПП), на межцеховом уровне с одной стороны упрощает межцеховое ОКП за счет существенного уменьшения (в несколько раз, на порядок и более) номенклатуры планируемых, учитываемых и контролируемых позиций в рамках комплектных систем, а с другой стороны обусловливает наличие определенных недостатков вследствие снижения точности используемых календарно-плановых нормативов.
На нижнем (внутрицеховом) уровне, то есть на уровне производственных участков, рабочих мест, в комплектных системах применяются дифференцированные ПУЕ – предметы производства и деталеоперации, входящие в состав принятых комплектов.
Комплектные системы ОКП применяются в единичном производстве и производстве продукции сериями. Характеристика наиболее распространенных в машиностроительном производстве комплектных систем ОКП приведена в табл. 3.7.2.2.
В подетальных системах ОКП на межцеховом уровне. в отличие от комплектных систем, применяются дифференцированные ПУЕ – предметы производства (детали, сборочные единицы), входящие в состав выпускаемой готовой продукции.
Применяемые в плановых расчетах межцехового уровня календарные нормативы в подетальных системах регламентируют параметры движения конкретных предметов производства, входящих в состав выпускаемой готовой продукции, а не укрупненных ПУЕ, принятых в комплектных системах ОКП.
Указанные особенности подетальных систем ОКП обусловливают возможность на межцеховом уровне более адекватно моделировать производственный процесс в пространстве (по производственным подразделениям) и во времени (по принятым плановым периодам), чем в условиях комплектных систем, за счет учета конструкторско-технологических особенностей изготавливаемых предметов производства, пропускной способности производственных подразделений по оборудованию и рабочей силе, применения детализированных календарно-плановых нормативов.
Повышение качества межцехового планирования, обусловливаемое применением подетальных систем ОКП, создает также предпосылки для более эффективной организации внутрицехового ОКП.
Таблица 3.7.2.2.
Комплектные системы оперативно-календарного планирования
| № п | Разновидности комплектных систем ОКП | ||||||||
| / п | Характерные признаки | Позаказ- ная | Комп-лектно-узло-вая | Серий-ная по опереже-ниям | Комлект-но-груп-повая | Маши-но-комп-лектная | Условно-комп-лектная | ||
| 1. | Пла-ново-учет-ная еди-ница | Межце-ховый уровень | Произво-дствен-ный заказ | Узло-вой комп-лект | Серия изделий | Группо-вой комплект | Маши-но-комп-лект | Сутко-комплект | |
| Внутри-цеховый уровень | Комплект ПП заказа | Комп-лект ПП узла | Комплект ПП серии | Комплект ПП группы | Комп-лект ПП изделия | ПП сутко-комп-лекта | |||
| 2. | Календарно-плановые нормативы | Цикл и межцехо-вые опе-режения по ПП заказа | Опере-жение по узлу, межце-ховые опере-жения по ПП | Размер серии, межцехо-вые опе-режения по ПП | Группы опереже-ний, межцехо-вые опе-режения по ПП | Опере-жения выпус-ка ПП комп-лекта | Опере-жения по ПП сутко-комп-лекта | ||
| 3. | Форма плано-вого задания | Межце-ховый уровень | Сводный план-гра-фик запуска-выпуска заказов на полуго-дие (год). Кварталь-ные и ме-сячные производ-стввен-ные прог-раммы цехов | Квар-тальные и ме-сячные прог-раммы запуска и выпуска узлов цехами. | Сводный цикловой график изготов-ления се-рий изде-лий на полуго-дие (год). Кварта-льные и месячные произод-ственные програм-мы цехов | Квартальные прог-раммы и месячные графики поставки деталей груп-повых комп-лектов. | Квар-тальные прог-раммы и ме-сячные графи-ки пос-тавки деталей маши-но-ком-плектов | Квар-тальные и месячные подеталь-ные про-граммы. | |
| Форма плано- вого задания | Внутри-цехо-вый уровень | Подеталь-ное произ-водствен-ное зада-ние участку по запуску и выпуску на месяц, декаду. ССЗ участку по рабочим местам | Поде-тальное произ-водст-венное зада-ние участ-ку по запуску и выпус-ку на месяц, декаду. ССЗ участку по рабо-чим местам | Подеталь-ное про-изводст-венное задание участку по запус-ку и вы-пуску на месяц, неделю. ССЗ участку по рабо-чим местам | Поде-тальное произво-дствен-ное зада-ние учас-тку по запуску и выпуску на месяц (пяти-дневку). ССЗ участку по рабо-чим мес-там | Поде-тальное произ-водст-венное задание участку по за-пуску и выпус-ку на месяц (пяти-дневку).ССЗ участкупо рабо-чим местам | Поде-тальное произ-водствен-ное за-дание участку по запуску и выпуску на месяц (пяти-дневку). ССЗ участку по рабо-чим местам. | ||
| 4. | Тип произ- | Единич-ное | 
| ||||||
| водства | Мелко-серий-ное | 
| |||||||
| Серий-ное | 
| 
| |||||||
| Крупно-серий-ное | |||||||||
| Мас-совое | |||||||||
К наиболее востребованным подетальным системам ОКП в машиностроении можно отнести следующие: складскую, разрядную, по нормам заделов, по срокам межцеховых подач, партионно-периодическую, по ритму выпуска.
Складская система (планирование на склад) применяется в машиностроении для планирования производства унифицированных, стандартных предметов производства, а также применяемых в различных изделиях малотрудоемких предметов производства. Сущность этой системы ОКП заключается в поддержании на складе предметов производства уровней запасов, достаточных для бесперебойного обеспечения потребителей в плановом периоде.
Эта цель реализуется путем проведения определенных календарно-плановых расчетов и осуществления регулирования уровней запасов предметов производства на складе в плановом периоде.
В результате выполнения календарно-плановых расчетов цехам-изготовителям предметов производства на квартал, месяц устанавливаются производственные программы и графики. Плановые документы формируются исходя из расчета средней потребности в предметах производства для сборки разных изделий в условную календарную единицу времени (сутки, пятидневку и т.п.), использования установленных уровней страховых запасов предметов производства на складе, фактических заделов, размеров нормативных партий, маршрутов и длительностей циклов их изготовления.
Регулирование уровней запасов предметов производства на складе осуществляется путем контроля их состояния в плановом периоде и своевременном уточнении сроков их поставки на склад.
Складская система может иметь ряд модификаций, например: с фиксированной партией запуска, с фиксированной периодичностью запуска. Она более эффективна при регулярной повторяемости выпуска готовой продукции, включающей в свой состав предметы производства, планируемые по складской системе, и менее эффективна при отсутствии или нерегулярной их повторяемости, вследствие хранения на складе невостребованных предметов производства.
Разрядная система, иначе называемая Р-Г (разряд обеспеченности минус группа опережения), применяется в условиях многономенклатурного серийного производства. В ее основе заложена единая размерность для всех календароно-плановых нормативов и плановых расчетов, а именно: величина потребности сборки в единицу времени (в декаду, пятидневку, сутки, смену, час) в узлах, деталях, механики – в заготовках и т.д.
Разность между разрядом обеспеченности Р (фактическим наличием предметов производства в заделе) и группой опережения Г (величиной установленного опережения), определяемым одной и той же размерностью, например пятидневкой, дает четкое представление о положении предмета производства в каждом цехе маршрута его изготовления.
Подетальная система оперативного планирования по нормам заделов предусматривает по всем предметам производства, входящим в планируемую к выпуску готовую продукцию, расчет потребности в них и обеспечение поддержания на необходимом уровне нормативных заделов. План выпуска предмета производства по каждому цеху маршрута его изготовления на квартал, месяц рассчитывается как сумма его потребности на выпуск готовой продукции в плановом периоде и нормативного задела за минусом фактического задела на начало планового периода.
Систему планирования по заделам предусматривает создание постоянной насыщенности всех стадий производственного процесса заделами предметов производства разной степени готовности и строгое соблюдение установленного расчетного уровня неснижаемой части этих заделов по каждому цеху маршрута их изготовления. Ее следует применять при устойчивом выпуске готовой продукции в горизонте планирования.
Подетальная система планирования по срокам межцеховых подач является модификацией системы оперативного планирования по нормам заделов. В этой системе плановые задания формируются путем расчета сроков выпуска и запуска партий предметов производства по цехам технологического маршрута их изготовления в порядке, обратном ходу производственного процесса.
В начале для последнего цеха маршрута изготовления предмета производства в горизонте планирования рассчитываются сроки выпуска нормативных партий как частное от деления разности между заделом фактическим и нормативным на среднесуточную потребность предмета производства для выпуска готовой продукции. Затем для каждой из этих партий устанавливается срок ее запуска как разность между сроком выпуска и длительностью производственного цикла ее изготовления цехом. Сумма величин партий, сроки выпуска которых находятся в пределах планового периода, составляет величину плана выпуска последнего по маршруту изготовления предмета производства цеха. Соответственно, сумма величин партий, сроки запуска которых находятся в пределах планового периода, составляет величину плана запуска последнего по маршруту изготовления предмета производства цеха.
Аналогично рассчитываются планы запуска и выпуска предметов производства в плановом периоде всех предыдущих цехов маршрута его изготовления. Следовательно, составляется календарное расписание межцеховых подач предметов производства различного наименования на плановый период (квартал, месяц). Эта система ОКП применяется в условиях серийного и крупносерийного производства.
Партионно-периодическая система планирования (система планирования по стандарт-планам) осуществляет по цехам маршрутов изготовления предметов производства, входящих в выпускаемую готовую продукцию, установление и постоянное соблюдение определенной периодичности изготовления партий предметов производства по стандартным календарным расписаниям в соответствии с потребностями поточной сборки.
Партионно-периодическая система планирования рекомендуется для применения в условиях крупносерийного и массового производства, когда продукция выпускается непрерывно и в неизменных количествах по плановым периодам.
Системой предусматривается расчет стандартных сроков межцеховых подач предметов производства, нормативных календарных графиков (стандарт-планов) работы участков, нормативов цикловых и складских заделов на начало (окончание) планового периода.
Ход производства контролируется и регулируется на основании сведений о выполнении суточного графика выпуска продукции и соблюдения стандартного графика межцеховых подач.
Система ОКП «по ритму выпуска» применяется в поточном производстве. В зависимости от характеристик потока (однопредметный, многопредметный, непрерывный, прерывный) ОКП массового производства имеет свои особенности. Состав календарно-плановых нормативов системы ОКП «по ритму выпуска» включает: такт, ритм выпуска предметов производства, нормативные графики работы участков и линий (графики-регламенты, стандартные планы графики), нормативные заделы внутрилинейные и межлинейные (межцеховые).
Производственные программы на квартал, месяц рассчитываются для заготовительных и механообрабатывающих цехов в подетальном разрезе, а для сборочных – в поузловом, поиздельном. Применяется цепной метод расчета выпуска продукции каждым цехом, исходя из годовой программы выпуска продукции предприятием по периодам года, с выравниванием межцеховых заделов до установленных норм. Цеховые программы запуска предметов производства устанавливаются методом выравнивания внутрицеховых заделов до нормативного уровня. Составляются производственные программы в разрезе участков и отдельных линий на месяц в виде стабильного задания (графика-регламента) или стандарт-плана. Выдача сменно-суточных заданий производится при необходимости корректирования суточного (сменного) ритма выпуска продукции, при каждой переналадке линии, при возникновении отклонений от стандарт-плана линии, участка.
Контроль хода производства по участкам, линиям осуществляется путем отслеживания суточных (сменных) графиков выпуска продукции и стандарт-планов, выявления отклонений на межцеховом уровне от стандартных графиков подач предметов производства цехами.
Характеристика упомянутых выше подетальных систем ОКП основного производства, применяемых в машиностроении, приведена в таблице 3.7.2.3.
Таблица 3.7.2.3.
Подетальные системы оперативно-календарного планирования
| № п / п | Характерные признаки | Разновидности подетальных систем ОКП | ||||||
| Складс-кая (по уровням запасов) | Разряд-ная (Р-Г) | По нор-мам заде-лов | По сро-кам меж-цеховых подач | Партион-но-перио-дическая | По ритму выпуска | |||
| 1. | Пла-ново-учет-ная еди-ница | Межце-ховый уровень | Деталь, сборочная единица – предмет производства (ПП) | |||||
| Внутри-цехо-вый уровень | ПП, деталеоперация | |||||||
| 2. | Календарно-плановые нормативы | Размер партии, периодичность запуска, длительность производственного цикла, опережение по запуску и выпуску, нормативные заделы ПП | Партия, ритм, цикл, заделы | |||||
| 3. | Форма плано-вого зада-ния | Межце-ховый уровень | Квартальная и месячная подетальная программа, графики запуска и выпуска ПП | Про-грамма выпуска ПП на квартал, месяц | ||||
| Внутри-цехо-вый уровень | План-график запуска и выпуска ПП участком по датам месяца. Пооперационный план изготовления ПП участком на декаду (неделю, пятидневку) по дням. ССЗ изготовления ПП по рабочим местам участка. | Поопе-рацион-ные графи-ки на месяц, неделю.ССЗ (смена, час) | ||||||
| 4. | Тип произ-водст-ва | Единич-ное | 
| |||||
| Мелко-серий-ное | ||||||||
| Серий-ное | 
| 
| ||||||
| Крупно-серий-ное | 
| |||||||
| Массо-вое |