Planowanie wieloasortymentowej produkcji rytmicznej Zastosowanie symulacji jako narzędzia weryfikacyjnego

Transkrypt

1 Planowanie wieloasortymentowej produkcji rytmicznej Zastosowanie symulacji jako narzędzia weryfikacyjnego Bożena Skołud Damian Krenczyk

2 MSP & micro MSP MSP & micro MSP & micro MSP MSP & micro

3 Produkcja na magazyn (MTS) Wiele standardowych produktów Maszyny specjalne Standardowe produkty, zgodnie z przewidywaniami Bazuje na prognozie. Planowane z wyprzedzeniem, później dopasowywany jeśli to konieczne Nie ma znaczenia dla klienta Ustalana przez producenta Produkty Zasoby Wymagania co do produktów Planowanie zdolności produkcyjnych Czas Cena Produkcja na zlecenie (MTO) Kilka standardowych produktów Maszyny uniwersalne i elastyczne Zmienne oczekiwanie, nie możliwe do przewidzenia Ustalane w zależności od wymagań klienta. Nie może być planowane z wyprzedzeniem Ustalane z klientem tak by spełniło jego oczekiwania Ustalana z klientem przed przystąpieniem do produkcji

4 Konkurencyjny rynek Cena produktu - zysk = koszty Cena jest zdeterminowana przez rynek i klienta 4

5 Logika przepływu Kroki postępowania leveling Partia produkcyjna Jedna partia na miesiąc Max wielkość partii Min przezbrojeń Produkcja 2 razy w miesiącu Mniejsza partia (podzielona) Powtarzalny cykl

6 Logika przepływu Produkcja tygodniowa Mniejsza partia (podzielona) Identyczna sekwencja Te same wskaźniki Produkcja jednodniowa Partia każdego produktu na dzień Identyczna sekwencja Te same wskaźniki

7 Logika przepływu Stała wielkość produkcji one piece flow Mieszany strumień produktów

8 Przyjęcie nowego zlecenia Czy to się opłaca? Podejmowanie decyzji? Możliwości techniczne Możliwości finansowe Klient zróżnicowane produkty krótkie serie produkcyjne Producent trafna i szybka reakcja na potrzeby klienta (rynku)

9 Podejmowanie decyzji Na jakiej podstawie podejmować decyzje o przyjęciu zadań do realizacji tak by zaspokoić oczekiwania zleceniodawcy przy ograniczeniach zasobowych systemu produkcyjnego

10 Badania operacyjne Rozwiązanie fragmentaryczne Ograniczenia metod nie pozwalają na stosowanie metod w rozwiązywaniu problemów rzeczywistych Wyrabiają intuicję planisty

11 Symulacja CO SIĘ STANIE GDY? RÓB TAK DŁUGO AŻ BĘDZIE DOBRZE Konkurencyjny rynek oczekuje odpowiedzi na: CZY TO, O CZYM MYŚLĘ (OCZEKUJĘ) JEST AKCEPTOWALNE? RÓB DOBRZE ZA PIERSZYM RAZEM

12 Co zamiast przeglądu zupełnego? Zarządzanie ograniczeniami Spełnienie ograniczeń

13 Zarządzanie w kontekście teorii ograniczeń TOC Określ cel Wyznacz ograniczenia ze względu na ten cel Zaplanuj działania związane z tymi ograniczeniami Zaplanuj pozostałe działania Jeśli wprowadzisz zmiany zidentyfikuj ograniczenia po ich wprowadzeniu (mogą pojawić się w innych miejscach).itd

14 Metoda bilansowania wymagań i możliwości Wymagania klienta Możliwości producenta Model zlecenia Model systemu długość czasu przestojów pojemność magazynów terminowa realizacja Warunki ilościowe Koniunkcja warunków Warunki jakościowe brak blokad w systemie ustalony przepływ produkcji bilans systemu Rozwiązanie dopuszczalne

15 Rozwiązanie optymalne? Rozwiązanie dopuszczalne? Zbiór rozwiązań dopuszczalnych jakościowo bez blokad i bez zagłodzeń Zbiór rozwiązań osiągalnych Zbiór wszystkich rozwiązań Warunek 1 i Warunek 2 i Warunek 3 to Rozwiązanie dopuszczalne ze zbioru osiągalnych Zbiór rozwiązań osiągalnych, spełniających warunki wystarczające

16 Rozwiązania dopuszczalne Warunki jakościowe Oczekiwania klienta? Możliwości producenta Model Zlecenia Model Systemu A B Rozwiązanie dopuszczalne C C B A Warunki ilościowe

17 DANE: dane o systemie i zleceniach oczekujących na przyjęcie do wykonania Nie jest spełniony Warunek bilansu systemu Jest spełniony Brak rozwiązania (zmienić regułę) Nie jest spełniony Warunek pojemności magazynów Jest spełniony Zlecenie nie może zostać przyjęte (zwiększyć pojemności magazynów) Nie jest spełniony Warunek terminowej realizacji zleceń Jest spełniony Zlecenie może zostać przyjęte Zlecenie nie może zostać przyjęte (negocjować zmianę terminu) Wyznaczyć procedurę sterowania (LRRKZ) Wyznaczyć wskaźniki pracy : -okres pracy systemu -współczynnik efektywności wykorzystania zasobów - WIP

18 Podejmowanie decyzji o przyjęciu pakietu zleceń Warunek wystarczający bilansu systemu (LRRKZ) Warunek wystarczający pojemności magazynów Warunki wystarczające terminowej realizacji zleceń E1 E2 E3 Wskaźniki pracy systemu: - okres pracy systemu - współczynnik efektywności wykorzystania zasobów - poziom zapasów produkcji w toku E4

19 Warunki wystarczające E1 Warunek wystarczający bilansu systemu χ 1 n 1,j = χ 2 n 2,j =...= χ i n i,j =...= χ m n m,j, gdzie: χ i - względna powtarzalność LRRKZ przydzielonej do i-tego zasobu n i,j - powtarzalność j-tego procesu w LRRKZ

20 P 3 M 1 R 1 (P 3,P 1 P 3,P 1 ) א 1 =1 M 2 P 2 M 3 R 2 (P 1,P 2 ) א 2 =2 P 1 R 3 (P 2,,P 2, P 3, P 3 ) א 3 =1

21 Warunek wystarczający Warunek wystarczający pojemności magazynów E2 Csi,k ni,j χi gdzie: Cs i,k - dostępna pojemność magazynu międzyoperacyjnego χ i - względna powtarzalność LRRKZ przydzielonej do i-tego zasobu ni,j - powtarzalność j-tego procesu w LRRKZ M 3 P2 P2 M 2 P1 P2 P1 P2 M 1 P1 P2 P1 P2 T=6

22 Warunek wystarczający E3 where: δ j dotrzymanie terminu realizacji zadania - współczynnik terminowej realizacji zadania tz j - termin planowany to j - termin uruchomienia I j δ 0; - wielkość serii j δ j = tz j I T j + Q Q j = n i,j χ i - liczba elementów wykonanych w jednym cyklu T to j j

23 Wskaźniki pracy systemu (1) E4 Czas cyklu T = χ 1 τ 1 = χ 2 τ 2 =...= χ i τ i =... = χ K τ K gdzie: T - czas cyklu χ i powtarzalność procesu w regule τ i - czas realizacji reguły

24 Wskaźniki pracy systemu (2) Współczynnik efektywności wykorzystania zasobów (η) gdzie: m ij η i= 1 j= 1 = m - powtarzalność operacji j-tego procesu na i-tym zasobie t ij -czas trwania operacji j-tego procesu na i-tym zasobie i= 1 T i - dysponowany czas na i-tym zasobie w okresie T m n m T i ij t ij

25 Dane o systemie i zleceniach oczekujących na przyjęcie do wykonania Nie jest spełniony Warunek wielkości partii Jest spełniony Brak rozwiązania (w marszrucie jest zasób krytyczny lub przestoje na zasobach są za krótkie) Zlecenie nie może zostać przyjęte (zwiększyć pojemności magazynów) Zlecenie nie może zostać przyjęte (negocjować zmianę terminu) Nie jest spełniony Nie jest spełniony Nie jest spełniony Warunek wielkości magazynów Jest spełniony Warunek terminowej realizacji zleceń Jest spełniony Zlecenie może zostać przyjęte Wyznaczyć wskaźniki pracy systemu: - współczynnik efektywności wykorzystania zasobów - poziom zapasów produkcji w toku

26 Podejmowanie decyzji o przyjęciu zlecenia Warunki wystarczające wielkości partii produkcyjnej Warunki wystarczające przebiegu ustalonego Warunki wystarczające pojemności magazynów E1 E2 E3 Warunki wystarczające terminowej realizacji zlecenia E4 Wskaźniki pracy systemu: E 5

27 Opis systemu Stan systemu V= {V 1, V 2,...V i,..., V m. } V i =[v 1i, v 2 i,... v k i,...,v T i ] v k i = 0, jeśli zasób NIE jest zajety w k-tej jednostce czasu 1, jeśli zasób jest zajety w k-tej jednostce czasu

28 System w stanie ustalonym P 2 P 1 M1 M2 M3 Stan systemu V = {V 1, V 2 i V 3 }, M 3 P 1 P 1 P 1 T 2 M 2 P 2 P 1 P 1 P 1 T 1 M 1 P 1 P 1 P 1 T=8 zajetość zasobu dostępny niedostępny V 3 = [0,0,1,1,1]. V 2 = [0,2,1,1,1,0], V 1 = [0,0,0,0,0,1,1,1],

29 Warunki wystarczające E1 Warunek wystarczający przyjęcia nowego zlecenia gdzie: i M n+1, k {1,...,T i }, v ki = 0 t {1,...,T i }, k t,..., t+tpz i,n+1 +t i,n+1-1, v ki = 0 M n+1 - marszruta wg której realizowane jest n+1-sze zlecenie t i,n+1 - czas realizacji operacji i+1-go procesu na i-tym zasobie tpz i,n+1 - czas przygotowawczo-zakończeniowy na i-tym zasobie związany z n+1-szym procesem v k i - element wektora stanu T - okres systemu

30 P = ? P M 1 M 2 M 3... M 4 T= T' 4 =14 time

31 Warunki wystarczające Dopuszczalna liczność partii produkcyjnej (twierdzenie 5.4) B w, n+ 1 = MAX ( H w, n+ 1 t ) w, n+ 1 tpz w, n+ 1 gdzie: B w,n+1 - dopuszczalna licznosć partii n+1-go zlecenia na w-tym zasobie H w,n+1 - czas maksymalnego przestoju na w-tym zasobie w momencie rozpatrywania n+1-go zlecenia t w,n+1 - czas trwania operacjin+1-go procesu na w-tym zasobie tpz w,n+1 - czas przygotowawczo-zakończeniowy związany z realizacją n+1-go procesu na w-tym zasobie wspólnym

32 Warunki wystarczające E2 Warunek wystarczający przebiegu ustalonego Częstotliwość wprowadzania partii produkcyjnej jeżeli B n+1 t w > T, to T ' n+ 1 = tpz i, n+ 1 + MAX ) T gdzie: S i,n+1 - czas realizacji partii B n+1 na i-tym zasobie własnym B n+1 - maksymalna dopuszczalna wielkosć partii n+1-go zlecenia tw - czas trwania operacji na zasobie własnym T - okres systemu T n+1 - okres wprowadzania partii n+1-go zlecenia tpz i,n+1 - czas przygotowawczo-zakończeniowy związany z realizacją n+1-go procesu na i-tym zasobie T ( S i, n+ 1

33 P = Wielkość partii = 2 P? M 1 M 2 M 3... M 4 T= T' 4 =14 time

34 Warunki wystarczające E3 Warunek wystarczający pojemności magazynów MIN(Cs 1,2, Cs 1,3,...,Cs 2,3,..., Cs m-1,m ) 2B n+1-1 gdzie: Cs m-1,m - wielkość magazynu pomiędzy m-1-szym a m-tym zasobem B n+1 - maksymalna dopuszczalna wielkość partii n+1-go zlecenia

35 Bufor- przykład resources M2 M1 buffers capacity time MIN(Cs 1,2, Cs 1,3,...,Cs 2,3,..., Cs m-1,m ) 2B n+1-1, gdzie: B n+1 - wielkosc partii Z n+1, Cs m-1,m - pojemnosc bufora pomiędzy zasobami (m-1) i (m)

36 Warunki wystarczające E4 Warunek wystarczający terminowej realizacji zlecenia gdzie: I n+1 B n+1 (twierdzenie 5.7) - liczba sztuk dla kompletacji n+1-go zlecenia - wielkość partii n+1-go zlecenia T - okres wprowadzania partii tz n+1 I B n+ 1 n+ 1 T ' tzn+ 1 ton+ 1 - wymagany termin realizacji n+1-go zlecenia to n+1 - termin uruchomienia n+1-go zlecenia

37 Wskaźniki pracy systemu E5 Współczynnik efektywności wykorzystania zasobów η m n i= 1 j= 1 = m gdzie: m ij - powtarzalność operacji j-tego procesu na i-tym zasobie t ij -czas trwania operacji j-tego procesu na i-tym zasobie T i - dysponowany czas na i-tym zasobie w okresie T i= 1 m T i ij t ij

38 Metodyka weryfikacji zleceń Dane wejściowe Specyfikacja systemu: zasoby i magazyny oraz ich dostępność, Specyfikacja zleceń: marszruty alternatywne, czasy jednostkowe, czasy przygotowawczo-zakończeniowe, dyrektywne terminy realizacji zleceń Dane wejściowe Specyfikacja systemu: zasoby i magazyny oraz ich dostępność, Specyfikacja zleceń: marszruty alternatywne, czasy jednostkowe, czasy przygotowawczo-zakończeniowe, dyrektywne terminy realizacji zleceń Etap 1 Wybór marszrut produkcyjnych do realizacji w systemie Etap 1 Szeregowanie wejściowe zleceń Z n+1, Z n+2,..., Z j,..., Z w Etap 3 Etap 2 Etap 3 Dobór reguł rozstrzygania konfliktów zasobowych (LRRKZ) Etap 2 Wyznaczenie metareguł z uwzględnieniem rozruchu i wygaszania Etap 3 Sprawdzenie, czy zasoby wspólne nie są zasobami krytycznymi Wyznaczenie dopuszczalnej wielkości partii ze względu na Wyznaczenie metareguł Etap 5 z uwzględnieniem rozruchu i wygaszania dysponowane pojemności magazynów Wyznaczenie dopuszczalnej wielkości partii produkcyjnej Etap 4 Etap 4 Etap 5 Dobór pojemności magazynów międzyzasobowych Wyznaczanie zasobów krytycznych, okresu pracy systemu i czasu rozruchu i wygaszania Etap 4 Etap 5 Wyznaczenie okresu wprowadzania partii produkcyjnej Dobór pojemności magazynów międzyzasobowych Etap 6 Wyznaczenie reguł rozstrzygania konfliktów zasobowych Wyznaczenie dopuszczalnej wielkości partii ze względu na dysponowane pojemności magazynów Etap 5 Etap 6 Wyznaczanie zasobów krytycznych, okresu pracy systemu i czasu Ocena terminowości realizacji zleceń oraz poziomu obciążenia Etap 6 zasobów Etap 7rozruchu i wygaszania Wyznaczenie reguł rozruchu i wygaszania Wyznaczenie reguł rozstrzygania konfliktów zasobowych Etap 7 Wyznaczenie reguł rozruchu i wygaszania Etap 6 Ocena terminowości realizacji zleceń oraz poziomu obciążenia Etap 8 zasobów Ocena terminowości realizacji zlecenia Ocena terminowości realizacji zlecenia Etap 8 Wyznaczenie ostatecznego Wyznaczenie terminu ostatecznego uruchomienia terminu uruchomienia zlecenia

39 Fazy przejściowe

40 Weryfikacja

41 Komputerowy system weryfikacji zleceń SWZ 3.0 SWZ umożliwia wyznaczenie: terminu realizacji zlecenia, ostatecznego terminu uruchamiania zlecenia gwarantującego dotrzymanie planowanego terminu realizacji, wyznaczonego przez klienta, wskaźnika efektywności wykorzystania zasobów, wymaganych pojemności magazynów, gwarantujących realizację zleceń w danym systemie, najwcześniejszego z możliwych terminów realizacji zlecenia i przedstawia propozycje takich terminów.

42 System Weryfikacji Zleceń -SWZ

43

44

45 Problem T1 T1 T2

46 cykl cykl nowy cykl przebieg ustalony 1 wybieg P1 przebieg 2 start start P4 wybieg M faza 2 2 przejściowa M czas T1 T2 Ri = {(RR), (LRRKZ),(RW)}

47 Przejście między dwoma stanami R 1 (3,2,2,1) R 2 (2,2,3) R 3 (1,2,2) R 4 (2,2,1) wygaszanie wybieg R 1 (2,2,2,2) R 2 (2,2,2,2,2,2) R 3 (2,2) + R 4 () start dobieg R 1 () R 2 () R 3 (4) = R 4 (4,4) R 1 (2,2,2,2) R 2 (2,2,2,2,2,2) R 3 (2,2,4) R 4 (4,4) M1 Cease and Start. New Rule New Rule M2 M3 M4 time P1 - P2 - P3 - P4 R 1 (3,1,4) R 2 (3) R 3 (1,4) R 4 (1,4)

48 Wnioski Potrzeba Zarządzanie terminami i zdolnościami produkcyjnymi Systemy MRPII/ERP (proedmis) INTEGRACJA SME system podejmowania decyzji SWZ & SWZ montaż stan ustalony uruchamianie/ kończenie Wspomaganie zarządzania w przedsiębiorstwach klasy MŚP