Komputerowo wspomagane planowanie przepływu produkcji zleceń w małych i średnich przedsiębiorstwach produkcyjnych

Transkrypt

1 Sebastian Saniuk, Anna Saniuk Uniwersytet Zielonogórski Komputerowo wspomagane planowanie przepływu produkcji zleceń w małych i średnich przedsiębiorstwach produkcyjnych Wprowadzenie Funkcjonowanie małych i średnich przedsiębiorstw na globalnym rynku zmusza do ciągłego dostosowywania się do rosnących wymagań klienta w zakresie polepszania jakości produktów, skracania terminów realizacji zleceń, zwiększania oferty asortymentowej, zmniejszania cen realizacji zleceń produkcyjnych. Współczesny klient oczekuje szybkiej i sprawnej obsługi, co rodzi potrzebę szybkiego podejmowania decyzji, m.in. w zakresie planowania produkcji, oceny zgłaszanego zlecenia pod kątem możliwości jego terminowej realizacji, nie przekraczającej ustalonych kosztów w będącym w dyspozycji producenta systemie wytwórczym. Weryfikacja zleceń produkcyjnych musi uwzględniać z jednej strony wymagania klienta co do jakości, terminu oraz kosztu zamawianej produkcji, z drugiej zaś uwzględnienia ograniczeń systemu takich jak: wydajność maszyn, pojemność magazynów, dostępność i pojemność środków transportu wewnątrzzakładowego, itp. [1], [2], [7]. Z uwagi na możliwości finansowe i zasobowe przedsiębiorstw rozważanego sektora MŚP zastosowanie komercyjnych systemów klasy ERP, szczególnie wyposażonych w narzędzia APS staje się wysoce utrudnione. Ponadto ich czasochłonna obsługa stanowi duże utrudnienie w działach obsługi klienta, gdzie klient oczekuje szybkiej, najlepiej w trybie on line odpowiedzi na pytanie, czy możliwa jest terminowa realizacja zgłaszanego przez niego zlecenia przy akceptowalnym poziomie ceny. Stąd potrzeba prowadzenia badań oraz wdrażania metod i systemów informatycznych wspomagających planowanie i sterowanie przepływem produkcji w systemach o znanej strukturze zasobowej uwzględniającej ograniczenia systemu [8]. Ograniczeniami są: dostępność zasobów (maszyny, urządzenia, ludzie), technologiczne następstwo operacji, dostępność podsystemu transportu, dostępność buforów stanowiskowych oraz dostępność własnych zasobów finansowych i zdolności kredytowe przedsiębiorstwa [3]. Istnieje zatem konieczność udzielania szybkich odpowiedzi, co do możliwości przyjęcia zlecenia i terminowej jego realizacji. O tym, czy zlecenie zostanie przyjęte, czy też będzie odrzucone decyduje metoda obliczeń w jednym i drugim przypadku niesie to określone konsekwencje finansowe (przeszacowanie możliwości systemu produkcyjnego to kary za opóźnienie; odrzucenie realizowalnej oferty to utracone korzyści) [5]. Celem artykułu jest prezentacja autorskiej metodyki planowania realizacji zleceń produkcyjnych w wieloasortymentowej produkcji oraz jej komputerowej implementacji, której istota sprowadza się do stopniowego ograniczania przestrzeni rozwiązań dopuszczalnych. Planowanie zleceń produkcyjnych Proponowana w artykule metodyka planowania zleceń produkcyjnych służy podejmowaniu decyzji dotyczących możliwości realizacji nowych zleceń produkcyjnych w systemie o zadanych ograniczeniach zasobowych ze szczególnym uwzględnieniem ograniczeń logistycznych i finansowych. Każde zlecenie, będące przedmiotem weryfikacji, charakteryzuje się określonymi parametrami, takimi jak: wielkość zlecenia (liczba sztuk), termin realizacji, proces produkcyjny oraz akceptowalny przez klienta poziom 380

2 Realizacja zlecenia w systemie produkcyjnym weryfikowana jest pod kątem możliwości i ograniczeń producenta tj. wydajności maszyn, urządzeń i pracowników, systemu transportowo-magazynowego oraz dysponowanych własnych zasobów finansowych i zdolności kredytowych. W rozpatrywanym przypadku system produkcyjny (rys. 1) składa się ze: zbioru stanowisk pracy {S i i = 1,...,m}, zbioru procesów produkcyjnych wyrobów {P j j = 1,...,n}, zbioru buforów {B k k = 1,...,m} magazynów stanowiskowych (wejściowych) oraz systemu automatycznych przenośników. Przy każdym ze stanowisk występuje magazyn (bufor stanowiskowy) o zadanej pojemności. Przenośniki przewożą materiał i elementy wyrobów zgodnie z marszrutami technologicznymi realizowanych procesów. P 3 P 1 P 2 S 1 S 3 B 1 Magazyn B 3 Legenda S 1,...,S 4 - stanowiska pracy, B 1,..., B 4 - bufory stanowiskowe, P 1, P 2, P 3 - procesy produkcyjne realizowane w systemie, S 2 B 2 B 4 S 4 - przenośniki automatyczne, - marszruty procesów P 1, P 2, P 3. Rys. 1. Model systemu wieloasortymentowej produkcji. Weryfikacja zlecenia, a tym samym planowanie przepływu produkcji, sprowadza się do sprawdzania sekwencji warunków wystarczających, spełnienie których gwarantuje terminową realizację zleceń produkcyjnych w systemie po koszcie nie przekraczającym sugerowanej przez klienta ceny. W praktyce, planowanie przepływu produkcji służy wyznaczeniu zbioru wielkości partii produkcyjnych wprowadzanego procesu, które spełniają ograniczenia zasobowe i finansowe systemu [6]. W proponowanym podejściu decyzja o przyjęciu do realizacji lub odrzuceniu zlecenia składa się z siedmiu etapów. W etapie pierwszym wyznaczany jest zbiór dopuszczalnych wielkości partii produkcyjnych DZ ustalony na podstawie dostępności zasobów produkcyjnych w rozważanym okresie planowania zlecenia. W etapie drugim następuje sprawdzenie możliwości realizacji zlecenia z każdą wielkością partii produkcyjnej ze zbioru DZ ze względu na technologiczne następstwo operacji. Powstaje podzbiór DZ 1 DZ elementów, które spełniają to kryterium. Etap trzeci polega na sprawdzeniu możliwości realizacji zlecenia ze względu na dostępność transportu wewnątrzzakładowego. W rozpatrywanym przypadku sprawdzana jest możliwość transportu wszystkich produkowanych elementów wyrobu pomiędzy stanowiskami. W przypadku, gdy nie istnieje możliwość połączenia kolejnych stanowisk pracy dostępnym systemem transportu, realizacja zlecenia jest niemożliwa. W takim przypadku zlecenie zostaje odrzucone. Na ograniczenie dostępności systemu transportu w rozpatrywanym przypadku nie ma wpływu zastosowana wielkość partii produkcyjnej, dla tego podzbiór DZ 1 nie jest ograniczany w tym etapie. W etapie czwartym wyznaczany jest podzbiór DZ 2 DZ 1 elementów, dla których dostępna pojemność buforów stanowiskowych pozwala na zrealizowanie przepływu nowowprowadzanego zlecenia. Ograniczona pojemność buforów ogranicza wielkość partii produkcyjnej, z którą możliwa jest realizacja zlecenia. Etap piąty proponowanej procedury stanowi ocenę możliwości terminowej realizacji zlecenia z każdą z wielkości partii produkcyjnej z podzbioru DZ 2. W tym celu wyznaczana jest długość cyklu produkcyjnego realizacji zlecenia z każdą partią z podzbioru. Ostatecznie powstaje podzbiór DZ 3 DZ 2 zawierający tylko te elementy, z którymi realizacja zlecenia nie przekracza terminu określonego przez klienta. Jeżeli zbiór DZ 3 jest pusty, zlecenie jest odrzucane lub na podstawie negocjacji z klientem ustalany jest inny termin realizacji zlecenia. 381

3 W etapie szóstym wyznaczany jest koszt realizacji zlecenia na podstawie rachunku kosztów działań z każdą wielkością partii produkcyjnej z podzbioru DZ 3. Te wielkości partii, których koszt przekracza sugerowaną przez klienta cenę są odrzucane. W ten sposób powstaje podzbiór DZ 4 DZ 3. Jeżeli podzbiór DZ 4 jest pusty, zlecenie zostaje odrzucone. Na tym etapie możliwe jest przeprowadzenie negocjacji ceny z klientem. Zastosowanie metody rachunku kosztów działań w tym etapie pozwala oszacować, jaka wysokość zasobów finansowych jest potrzebna do realizacji rozważanego zlecenia w każdym dniu pracy systemu. Pozwala to na bilansowanie wysokości zasobów finansowych posiadanych przez przedsiębiorstwo w danym dniu z niezbędnymi do realizacji zlecenia nakładami. Stąd niezbędny jest kolejny etap weryfikacji (etap siódmy) polegający na sprawdzeniu dostępności własnych zasobów finansowych przedsiębiorstwa niezbędnych do realizacji nowowprowadzanego zlecenia dla każdej wielkości partii ze zbioru DZ 4 w całym horyzoncie planowania [4]. W przypadku braku środków na realizację szacowane są zdolności kredytowe przedsiębiorstwa oraz wyznaczane są kwoty niezbędnych zaliczek. Ponadto, określany jest koszt dynamiczny realizacji zlecenia, który wyznacza się dodając do kosztu realizacji zlecenia, oszacowanego w etapie szóstym, koszt w funkcji czasu (zamrożenia kapitału) oraz koszt kapitału obcego (odsetek bankowych). Koszt w funkcji czasu determinuje długość okresu angażowania zasobów finansowych na realizację zlecenia. W proponowanym podejściu rozważane są dwa warianty realizacji zlecenia z każdą partią ze zbioru DZ 4. Wariant I określa wysokość kosztu dynamicznego realizacji zlecenia z określoną wielkością partii bez użycia kredytów bankowych. Wariant II zakłada wykorzystanie kredytów bankowych. Do kosztu dynamicznego dodany jest w tym wariancie koszt użycia kredytów (koszty odsetek). Powstaje zatem podzbiór DZ 5 DZ 4, w którym każda wielkość partii może być określona w dwóch wariantach. Koszty dynamiczne realizacji tych wariantów są różne. Jeżeli zbiór DZ 5 jest pusty, oznacza to, że koszt dynamiczny realizacji zlecenia z każdą wielkością partii ze zbioru DZ 4 w każdym wariancie jest wyższy od sugerowanej przez klienta ceny. Zatem zlecenie zostaje odrzucone lub prowadzone są dalsze negocjacje z klientem. Prototyp systemu weryfikacji zleceń produkcyjnych Proponowana metodyka planowania zleceń produkcyjnych została zaimplementowana w pakiecie o nazwie System Weryfikacji Zleceń (SWZ). Podstawowym celem narzędzia jest wspomaganie procesu podejmowania decyzji o realizacji nowych zleceń produkcyjnych oraz planowaniu przepływu produkcji w warunkach występowania ograniczeń zasobowych, logistycznych i finansowych systemu. System pozwala w szybki sposób odpowiedzieć na pytanie: czy możliwa jest terminowa realizacja nowowprowadzanego zlecenia w systemie o znanych i niewykorzystanych zdolnościach produkcyjnych. Przeprowadzenie procedury weryfikacji zleceń wymaga specyfikacji danych wejściowych, dotyczących zarówno parametrów systemu produkcyjnego, jak i parametrów realizowanych zleceń. Specyfikacja parametrów systemu produkcyjnego obejmuje informacje o liczbie zasobów technologicznych, buforów przystanowiskowych, ich pojemnościach, kosztach jednostkowych stanowiska pracy oraz kosztach jednostkowych czasu przygotowawczo-zakończeniowego, liczbie i sposobie rozmieszczenia tras przenośników łączących poszczególne stanowiska pracy, czasach przejazdu przenośników pomiędzy stanowiskami (rys. 2.). Rys. 2. Specyfikacja stanowisk pracy systemu i systemu transportu. 382

4 Istotną grupę danych, jakie należy wprowadzić do systemu stanowią dane finansowe przedsiębiorstwa jak: dostępne zasoby finansowe, koszty własne produkcji, oprocentowanie kredytów. Operator wprowadza wysokość dostępnych środków na podstawie planu wpływów i wydatków przedsiębiorstwa [4] w chwilach zmian poziomu środków w kasie i na dostępnych kontach. Koszty własne produkcji wyznaczane są na podstawie rachunku kosztów działań (koszty pośrednie) i analizy kosztów bezpośrednich opartych na danych gromadzonych przez dział finansowy. Do programu wprowadzane są wartości kosztów, co ilustruje rys. 3. Podobnie wprowadzane są dane oprocentowania kredytów oraz kont bankowych lub innych dostępnych przedsiębiorstwu rodzajach inwestycji (np. obligacji, bonów skarbowych, itp.). Rys. 3. Specyfikacja jednostkowych kosztów działań podstawowych i kosztów bezpośrednich. Kolejnym etapem wprowadzania danych jest wprowadzenie danych dotyczących aktualnie realizowanych i planowanych do realizacji nowych zleceń produkcyjnych. Na wstępie wprowadzane są dane dotyczące procesu produkcyjnego, a następnie wprowadzane są dane dotyczące zlecenia, specyfikowanego parametrami wprowadzonego procesu. Specyfikacja procesu sprowadza się do określenia marszruty technologicznej, czasów jednostkowych operacji i przygotowawczo-zakończeniowych na stanowiskach z marszruty, kosztów materiałów bezpośrednich (rys. 4). Specyfikacja zleceń polega na określeniu terminu realizacji, wielkości serii, sugerowanej przez klienta cenie (rys. 5). Rys. 4. Specyfikacja procesów produkcyjnych zleceń - biblioteka procesów. 383

5 Rys. 5. Specyfikacja zleceń produkcyjnych Przy założeniu istniejącego stanu obciążenia systemu możliwe jest przeprowadzenie weryfikacji realizowalności nowowprowadzanego zlecenia umieszczonego jako ostanie na liście Zlecenia systemu (rys. 6). Na uwagę zasługuje możliwość wyboru wariantu finansowania nowowprowadzanego zlecenia. Każde z wprowadzanych zleceń może zostać sfinansowane z własnych środków przedsiębiorstwa, o ile są w dyspozycji, z kredytu obrotowego lub z udziałem zaliczki klienta. Każdy ze sposobów finansowania realizacji zlecenia wiąże się z innym kosztem realizacji zlecenia. Wybór sposobu finansowania dokonywany jest podczas negocjacji z klientem, na podstawie informacji pozyskanych w procesie proponowanej weryfikacji. Dynamiczna możliwość weryfikacji dostępności zasobów finansowych przedsiębiorstwa jest powodem dysproporcji pomiędzy kosztem a poziomem wymaganych zaliczek dla różnych wielkości partii. Różne wielkości partii, to różna struktura wydatków (ponoszonych kosztów) związanych z realizacją zlecenia. Jest to jeszcze jeden powód odejścia od ogólnego bilansu na korzyść dynamicznej oceny zdolności finansowej przedsiębiorstwa, co sprzyja dokładniejszej analizie wyznaczania kosztów wariantów realizacji zleceń. Wybór wariantu następuje poprzez wybór wielkości partii oraz sposobu finansowania (przy uruchomieniu kredytów bankowych, czy z zaliczki klienta. Priorytetem jest zawsze realizacja z własnych zasobów finansowych. Z tego powodu, w proponowanej procedurze weryfikacji w pierwszej kolejności wykorzystywane są własne zasoby finansowe przedsiębiorstwa dostępne w rozpatrywanym horyzoncie czasu. W przypadku ich braku pojawiają się omówione warianty. W przypadku dopuszczenia zlecenia do realizacji, system określa sposób organizacji przepływu produkcji. Jednak, gdy rozwiązanie nie gwarantuje terminowości bądź niezakłóconego przepływu aktualnie realizowanej produkcji, wówczas system wskazuje bezpośrednie przyczyny odrzucenia nowowprowadzanego zlecenia. Wynikiem działania pakietu, w przypadku akceptacji nowowprowadzanego zlecenia, jest ponadto wyznaczenie parametrów realizacji zleceń oraz systemu (rys. 8): zbioru dopuszczalnych wielkości partii produkcyjnych; terminu realizacji zlecenia dla przyjętej wielkości partii; terminu uruchamiania zlecenia gwarantującego dotrzymanie planowanego terminu; wielkości wskaźników oceny ilościowej i jakościowej pracy systemu; okresu dostaw partii produkcyjnych; diagramów obciążeń zasobów technologicznych oraz magazynów stanowiskowych. 384

6 Rys. 8. Okno wyników weryfikacji - parametry realizacji zlecenia Z 3 Ilustracją planowanego przepływu materiału w systemie są generowane diagramy obciążeń zasobów (stanowisk pracy) oraz magazynów podczas realizacji zleceń (rys. 9). Rys. 9. Diagramy obciążeń stanowisk oraz magazynów stanowiskowych. Zakończenie Prezentowana w artykule metodyka planowania zleceń produkcyjnych wraz z jej komputerową implementacją pozwala szybko przygotować najważniejsze informacje do procesu negocjacji warunków umowy z klientem. Ponadto, stanowi efektywne narzędzie wspomagające podejmowanie decyzji o realizacji zleceń produkcyjnych przy uwzględnieniu struktury, występujących w danym horyzoncie czasu, ograniczeń zasobowych i finansowych systemu, co pozwala na wiarygodną ocenę możliwości realizacji nowowprowadzanych zleceń produkcyjnych i wiarygodne opracowanie planu przepływu produkcji. Sprawdzanie dostępności zasobów finansowych i ustalanie różnych wariantów płatności zlecenia pozwala rozszerzyć ofertę dla klientów i zwiększyć poziom wykorzystania dysponowanych zasobów produkcyjnych. Ma to szczególne znaczenie w przypadku małych i średnich przedsiębiorstw aktualnie borykających się z nadmiarem wolnych mocy produkcyjnych w dobie jeszcze dotykającego je kryzysu gospodarczego. 385

7 Literatura [1] Grądzki R., Bakalarczyk S., Pomykalski P., Metallurgical industry risk management, 22. jubilejní ročnik mezinárodni konference metalurgie - METAL 2013, TANGER, Brno 2013, Czech Republic, s. [6] CD- ROM. [2] Matuszek J., Tendencje rozwojowe metod określania kosztów własnych produkcji, Inżynieria Maszyn, zeszyt 3., Wrocław 2001, s [3] Matuszek J., Saniuk A., Determining production orders realization possibility in conditions of middle and small batch production, University of Zilina, Zilina 2002, s [4] Pawłowicz L., Ekonomika przedsiębiorstw zagadnienia wybrane, Ośrodek Doradztwa i Doskonalenia Kadr, Gdańsk [5] Saniuk A., Muszyński W., Saniuk S., Wyznaczanie wielkości partii produkcyjnej ze względu na rzeczywisty koszt produkcji, Monografia, Łódź 2002, s [6] Saniuk A., Saniuk S., Banaszak Z., Wariantowanie zleceń produkcyjnych w warunkach deterministycznych ograniczeń finansowych, XIV Krajowa Konferencja Automatyki, Zielona Góra, 2002, tom II, s [7] Ńurinová Y., Paulová I., Globalization effects on specific requirements in automotive production. in: Vedecké práce MtF STU v Bratislave so sídlom v Trnave. Research papers Faculty of Materials Science and Technology Slovak University of Technology in Trnava, Vol. 18, č. 28 (2010), s [8] Szudra P., Bariary lokalizacji małych przedsiębiorstw handlowych i usługowych, Prace naukowe Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu, nr 246, Wrocław 2012, s , Streszczenie Artykuł przedstawia koncepcję metodyki szybkiej weryfikacji zleceń produkcyjnych oraz jej komputerową implementację. W sytuacji, gdy dany jest opis systemu produkcyjnego i specyfikacja zleceń produkcyjnych, metodyka ta pozwala na wyznaczenie tych spośród zleceń, których realizacja jest możliwa ze względu na termin i koszt realizacji. Metodyka stanowi efektywną alternatywę dla tradycyjnie stosowanych, czasochłonnych i pracochłonnych metod planowania produkcji opartych na symulacji komputerowej. W praktyce zastosowanie komputerowej implementacji proponowanej metodyki pozwala na wariantowanie realizacji nowowprowadzanych zleceń w ramach dostępności własnych zasobów finansowych, dostępnych zdolności kredytowych lub przy udziale zaliczki klienta. Abstract This paper presents the concept of rapid method of production order verification and its computer implementation. In a situation where there is a description of the manufacturing system and the specification of production orders, the method allows the orders which an implementation is possible due to time and cost of implementation to be shown. The method is an effective alternative to the traditionally used, timeconsuming and labor-intensive methods of production planning based on computer simulation. In practice, the use of a computer implementation of the proposed method allows variants of submitted orders to be formed in conditions of the availability company s own financial resources and available credit capacity or with the participation of the customer advance payment. 386