Синхронное планирование цепочек поставок

Предлагаем вашему вниманию статью руководителя группы консалтинга и поддержки производственных решений компании «Топ Софт» Игоря Шатохина, опубликованную в сентябрьском номере журнала «Умное производство».

Цепочка поставок – это система взаимоотношений поставщиков материалов, комплектующих изделий и услуг, охватывающих весь цикл преобразования материальных ресурсов из исходного сырья в конечный продукт, а также доставку продукта конечному потребителю.

Практически любое предприятие вписывается в структурную формулу цепочки поставок: «Сбытовая сеть» – «Производство» – «Поставщики комплектующих». В соответствии с этой формулой сбытовая сеть порождает планы продаж, которые должны быть обеспечены за счет производства товаров. В свою очередь, производство должно быть своевременно обеспечено материалами и комплектующими изделиями, которые закупаются у поставщиков. Сбытовая сеть может порождать несколько вариантов планов продаж (оптимистичный, пессимистичный и т.п.), которые с течением времени подвергаются корректировке.

По сути, в описанной ситуации производственное планирование следует рассматривать в контексте управления предприятием как цепочкой поставок с учетом ряда ограничений.

Основные ограничения связаны с дефицитом производственных мощностей и трудовых ресурсов, а также с закупкой материалов и комплектующих изделий. Если две первые проблемы требуют для своего решения вливания серьезных финансовых средств, связанного с наймом рабочей силы и техническим перевооружением производства, то ограничение с закупкой комплектующих часто снимается созданием пула альтернативных поставщиков, каждый из которых может обеспечивать поставки по одному или нескольким альтернативным маршрутам. При снятии указанных ограничений не следует также забывать и об отработке технологичности производимой продукции с целью снижения ее станкоемкости и трудоемкости.

Задача планирования сводится к подбору такого варианта плана производства изделий и закупок материалов, который позволяет уложиться в заданные ограничения по мощности и сроки поставок материалов c максимально-возможным обеспечением плана продаж на заданном горизонте планирования. При решении подобной задачи необходимо сопоставить и увязать большой объем данных о работе предприятия. Естественно, проделать такую работу в разумные сроки совершено невозможно без автоматизированной системы планирования.

Наилучшим образом этим требованиям соответствуют системы синхронного планирования, в основе которых лежит APS-алгоритм (Advanced Planning and Scheduling Algorithm). В процессе планирования алгоритм синхронизирует загрузку доступных мощностей с планами движения материалов и комплектующих.

Суть работы алгоритма заключается в том, что на основе анализа графика продаж товаров в сбытовых точках и обеспеченности его наличными запасами и товарами «в пути» он формирует заказы на отгрузку продукции с завода в сбытовые точки. Эти заказы, в случае их выполнения, должны ликвидировать плановый дефицит продаж. Объемы заказов на отгрузку могут рассчитываться как на основе среднесуточных объемов продаж товаров, так и в соответствии с их заданной минимальной партией отгрузки. При необходимости заказы рассчитываются с учетом обеспечения нормативного переходящего запаса товаров с одного планового периода на другой (страхового запаса).

Далее осуществляется вовлечение запасов готовой продукции на складе завода в счет обеспечения сформированных заказов на отгрузку, а на оставшуюся часть порождаются заказы на производство, исполнение которых планируется во времени с учетом доступности мощностей и трудовых ресурсов. Объемы заказов на производство вычисляются по нормативам на размеры партий запуска/выпуска продукции и с учетом нормативного коэффициента выхода годных.

На формирование очередности исполнения заказов можно влиять такими параметрами, как:

• приоритеты производства номенклатурных позиций готовой продукции;
• время опережения запуска заказов, которое определяет, насколько раньше можно начать производство продукции, чтобы максимально обеспечить потребности сбытовых точек в заданном плановом периоде.

Под полученное расписание исполнения заказов на основе сводных норм рассчитываются потребности в материалах и комплектующих изделиях и формируются заказы на их закупку таким образом, чтобы они поступили «точно в срок» (Just-in-Time) с учетом норм длительности доставки и размещения заказов у поставщиков. Норма длительности размещения заказа определяется длительностью производственного цикла поставщика с момента получения им заявки заказчика до момента отгрузки продукции в адрес грузополучателя.

Расчет потребности в материалах и комплектующих изделиях проводится с учетом нормативных потерь в производстве. При формировании заказов на закупку учитывается:

• наличие запасов в производстве;
• плановое поступление материально-технических ресурсов от поставщиков по уже размещенным заказам;
• ожидаемый процент брака комплектующих изделий на входном контроле.

Для обеспечения своевременности поставок система подбирает поставщиков и маршруты доставки материалов, исходя из критерия минимизации стоимости транспортно-заготовительных расходов и сроков доставки.

В результате формируется сеть взаимосвязанных заказов, где каждый предыдущий заказ обеспечивает один или несколько последующих заказов. В процессе расчета контролируется, чтобы дата «запуска» заказа не ушла в «прошлое» за дату начала планового периода. Если такое происходит, то алгоритм автоматически смещает все взаимосвязанные заказы в «будущее».

Очевидно, что система автоматизации планирования должна включать в себя:

• подсистему ведения нормативно-справочной информации;
• подсистему управления логистикой и складского учета;
• подсистему планирования.

Первая подсистема должна обеспечивать возможность ведения данных:

• о нормативах станкоемкости и трудоемкости производимой продукции;
• о сводных нормах расхода материалов и комплектующих изделий с учетом их потерь при производстве продукции;
• о графиках работы технологического оборудования и основного производственного персонала;
• о допустимых заменах материалов и комплектующих в производстве.

Применение замен регламентируется ведомостями (листами) допустимых замен, которые с точки зрения информационной управляющей системы должны содержать:

• перечень материалов, разрешенных к замене указанного основного материала;
• период времени, в течение которого разрешено использовать замены;
• теоретические коэффициенты, устанавливающие зависимость между нормами расхода основных и заменяющих их материалов;
• приоритетность замены в случае наличия нескольких заменяющих материалов для одной заменяемой номенклатурной позиции.

Подсистема управления логистикой является источником информации:

• о наличии запасов товаров в сбытовых точках и на складах готовой продукции;
• о товарах «в пути» к сбытовым точкам;
• о сбытовых точках (нормативы длительности доставки товаров в них, минимальные партии отгрузки, объемы страховых запасов и т.п.);
• о наличных запасах материалов и комплектующих изделий;
• о материалах и комплектующих изделиях «в пути»;
• о поставщиках (поставляемая номенклатура; нормативные сроки размещения заказов; параметры маршрутов поставки, такие как длительность доставки, нормативы транспортно-заготовительных затрат; ожидаемый процент брака; размеры минимальных партий поставки и их кратность, цены материалов и комплектующих изделий и т.п.);
• о размерах минимальных объемов закупки, действующих на предприятии.

Одной из основных задач подсистемы логистики является отслеживание прогнозной даты поступления покупных материалов и комплектующих изделий на предприятие, так как она влияет на расчет точки наступления дефицита, под которой понимается момент времени, когда прогнозный остаток материала опустится, например, ниже уровня страхового запаса. Смещение указанной прогнозной даты на оси времени «вправо» может вызвать разрыв в обеспечении производства соответствующими номенклатурными позициями. Если возникает такая ситуация, то возможный способ ее устранения – применение заменяющих материалов из имеющихся в наличии или закупленных с избытком и находящихся «в пути».

В ряде случаев, связанных со спецификой свойств номенклатурных позиций, применение теоретических коэффициентов пересчета норм расхода при заменах материалов не имеет практического смысла. Поэтому автоматизированная система должна обеспечивать для пользователя возможность в конкретных случаях самостоятельно определять соотношения между количеством основного материала и количеством заменяющего его материала, исходя из опыта, знаний и здравого смысла.

Вышеназванные подсистемы являются источником необходимых данных для подсистемы планирования, которая призвана обеспечивать:

• ведение множества вариантов планов продаж в разрезе сбытовых точек и товарных групп;
• непосредственный расчет производственных планов с использованием методики скользящего производственного планирования на горизонт до 12 месяцев с детализацией данных по дням на период до 90 дней (в случае необходимости и более), считая от даты начала планового периода;
• обеспечение нескольких вариантов расчета производственных планов для каждого варианта плана продаж (с учетом или без учета загрузки мощностей, нормативов времени опережения запуска заказов в производство и иных параметров, влияющих на результаты планирования);
• варьирование объемов доступных мощностей;
• оперативный пересчет всей совокупности производственных планов как минимум один раз в несколько дней (желательно – ежедневно);
• управление запасами сырья, материалов и комплектующих изделий по прогнозной «точке перезаказа»;
• получение наглядной аналитической OLAP-отчетности и сравнительный анализ различных вариантов расчета.

Результатом работы, построенной на вышеописанных принципах системы, является:

• оценка реалистичности планов продаж с отражением возможных отклонений;
• графики производства и отгрузки товаров в сбытовые точки, сбалансированные с доступными материалами и мощностями;
• рекомендации по срокам размещения заказов на материалы и комплектующие изделия у поставщиков с выбором оптимального маршрута их доставки;
• оперативный контроль состояния исполнения заказов на закупку.

Предлагаемый подход прошел практическую проверку при создании автоматизированной системы планирования производства «Галактика AMM» (Advanced Manufacture Management) для предприятий, производящих серийную продукцию c высокой долей в ее составе покупных комплектующих изделий. Для предприятий характерны короткие (до 7 дней) технологические циклы производства, длительные сроки поставки комплектующих изделий (до 3 месяцев) и сроки доставки готовой продукции в сбытовые точки до 30 дней. Номенклатурный справочник покупных материалов и комплектующих на таких предприятиях может включать десятки тысяч позиций и более.

Справка

Игорь Шатохин – к.т.н., руководитель группы консалтинга и поддержки производственных решений компании «Топ Софт». Более 25 лет занимается научно-практической работой в области разработки систем автоматизации процессов управления производственно-хозяйственной деятельностью промышленных предприятий. Начинал свою деятельность инженером-конструктором на приборостроительном заводе. Занимался научно-педагогической деятельностью в Институте технической кибернетики Академии наук Республики Беларусь. Опубликовал более 40 печатных работ.