LABORATORIUM INŻYNIERII ZARZĄDZANIA MRP II Ćwiczenie 1 Temat: Projekt przykładowej fabryki o produkcji dyskretnej (dane stałe) Opracował: Paweł Sitek Kielce 2004
1. Wprowadzenie Każdy system produkcyjny jest systemem logistycznym, dla którego z definicji jednym z celów sterowania jest umieszczenie właściwych produktów we właściwym miejscu, we właściwym czasie, we właściwej ilości i we właściwy sposób. Decyzje systemu sterowania odpowiadają więc na pytania co, gdzie, kiedy, ile i jak produkować. Znalezienie odpowiedzi na te pytania określa jednoznacznie wszelkie przepływy materiałów oraz wahania zapasów wewnątrz przedsiębiorstwa. Kolejność podejmowania decyzji o tym co, gdzie, kiedy, ile i jak produkować wpływa zasadniczo na sposób działania systemu sterowania produkcją. Jeżeli najpierw rozstrzyga się gdzie, tzn. w jakich komórkach organizacyjnych będzie odbywać się produkcja, a dopiero w dalszej kolejności podejmuje się decyzje co, jak, kiedy i ile poszczególne komórki mają wytworzyć to mówimy o obciążeniowo zorientowanym sterowaniu produkcją (capacity-oriented production control). Podejście to jest charakterystyczne dla produkcji powtarzalnej, masowej czy wielkoseryjnej. Jeżeli natomiast najpierw podejmowane są decyzje o tym co, jak, kiedy i ile wyprodukować, a dopiero później dokonywany jest przydział komórek produkcyjnych do zleceń produkcyjnych, to mamy do czynienia z materiałowo zorientowanym sterowaniem produkcją (material-oriented production control). Sterowanie produkcją zorientowane materiałowo jest charakterystyczne dla produkcji średnioseryjnej, krótkoseryjnej i jednostkowej. Systemy wytwarzania dyskretnego charakteryzują się bardzo dużą liczbą zmiennych opisujących stan systemu, do których należą m.in. informacje o maszynach, produktach wytwarzanych, materiałach, operacjach, itp. Problemy decyzyjne występujące w systemach sterowania produkcją dyskretną mogą być zatem bardzo złożone pod względem rozmiaru, jak również charakteru wzajemnych powiązań. Rozwój technik informatycznych, zarówno w dziedzinie sprzętu jak i technologii baz danych czy systemów operacyjnych, a z drugiej strony formułowanie podstaw teoretycznych zarządzania produkcją, takich jak metoda MRP (Material Requirement Planning) czy JIT (Just in time), umożliwiły powstanie systemów CIM (Computer Integrated Manufacturing). Jednym z elementów systemów CIM są komputerowo zintegrowane systemy wspomagania zarządzania przedsiębiorstwem klasy MRP II (Manufacturing Resorce Planning) czy ERP (Enterprise Resorce Planning). Do najpopularniejszych systemów zarządzania przedsiębiorstwem należą: SAP/R3, IFS Applications, Baan IV, Macowa, Oracle itp.
2. System Logistyczny przedsiębiorstwa przemysłowego Obecnie logistyka zajmuje się przede wszystkim projektowaniem i zarządzaniem systemami produkcji i dystrybucji produktów. Bardzo często elementy tych systemów takie jak: zaopatrzenie, zakłady produkcyjne i magazyny handlowe są rozrzucone na pewnym obszarze. Dlatego głównymi problemami logistyki są organizacja transportu oraz gospodarka zapasami. Nie mniej jednak ważny jest również sam proces produkcyjny. Uproszczony schemat systemu logistycznego dla przedsiębiorstwa przemysłowego pokazano na rys. 1. zaopatrzenie produkcja zbyt Rys. System logistyczny przedsiębiorstwa przemysłowego Podstawowa składową procesu produkcji w przedsiębiorstwie przemysłowym jest proces technologiczny natomiast transport i gospodarka zapasami są traktowane jako procesy pomocnicze. Nie mniej wygodnie jest operować i w tym obszarze kategoriami logistyki. W zależności od produkowanego asortymentu i wielkości produkcji w przedsiębiorstwie można wyróżnić różne typy produkcji. Najczęściej wymienia się produkcję wielowersyjną, powtarzalną, montaż na zamówienie klienta i produkcję unikalną. Z danym typem produkcji jest związany system logistyczny, w tym system planowania produkcji. Plany produkcji opierają się na prognozach popytu i zamówieniach klientów, przy czym udział prognoz i zamówień w planowaniu jest różny dla różnych typów produkcji (rys. 2).
Rys. 2. Planowanie dla różnych typów produkcji 3. Struktury hierarchiczne w zintegrowanych systemach zarządzania produkcją We współczesnych przedsiębiorstwach przemysłowych decyzje podejmowane są przez pracowników kadry kierowniczej wspomaganych najczęściej odpowiednimi systemami informatycznymi. Zastosowanie informatyki umożliwia zwiększenie ilości przetwarzanej informacji a w rezultacie liczby i prędkości podejmowanych decyzji. Pomimo zastosowania informatyki zbyt duża jest liczba zmiennych i danych kontrolowanych przez system zarządzania. Dlatego niezbędna jest struktura hierarchiczna takich systemów, w której szczegółowe decyzje są podejmowane przez różnych pracowników na różnych poziomach a koordynowane są poprzez decyzje przełożonych. Wynika stąd hierarchia organizacyjna komórek produkcyjnych przedsiębiorstwa.
W literaturze wymienia się komórki sześciu szczebli organizacyjnych: Stanowisko robocze Gniazdo lub linia produkcyjna Oddział produkcyjny Wydział produkcyjny Zakład produkcyjny Przedsiębiorstwo przemysłowe Nie w każdym przedsiębiorstwie występują wszystkie wymienione szczeble organizacyjne. Często w praktyce spotyka się strukturę 4-szczeblową: Stanowisko Linia lub gniazdo Wydział Przedsiębiorstwo W informatycznych systemach przeznaczonych do wspomagania zarządzania w przedsiębiorstwach przemysłowych najczęściej zakłada się istnienie struktury produkcyjnej trójszczeblowej (rys. 3): Stanowisko Komórka Przedsiębiorstwo. Cechą charakterystyczną tych systemów jest to, że nie ewidencjonuje się w kartotece zapasów przedsiębiorstwa materiałów czy elementów krążących wewnątrz komórki produkcyjnej. Najczęściej jako komórkę produkcyjną definiuje się: linie produkcyjną, gniazdo produkcyjne itp.
Przedsiębiorstwo Komórka Komórka Komórka Stanowisko Stanowisko Stanowisko Rys. 3 Trójszczeblowa struktura produkcyjna 3. Zestawienie materiałowe (Struktura wyrobu) Do określenia zapotrzebowania na materiały, półprodukty itp., przypadające na jednostkę wyrobu, niezbędne są pewne dane stałe z technologii. Kluczową rolę odgrywają tu tzw. zestawienia materiałowe. Zestawienia materiałowe (struktura wyrobu) dla każdego wyrobu z kartoteki zapasów podaje co i w jakiej ilości jest zużywane do jego wytworzenia. Oczywiste jest, że wiele wyrobów to podzespoły będące zarówno komponentami większych zespołów jak i pozycjami macierzystymi dla swoich komponentów. Zestawienia materiałowe są więc wielopoziomowe, a przedstawione graficznie przypominają odwrócone drzewo (rys. 4). Zestawiania te umożliwiają określenie zapotrzebowania na dany komponent w zależności od wielkości zapotrzebowania na wyrób finalny czy pozycję nadrzędną.
A A1 3 A3 A2 2 A21 A22 A31 A 3 A1 A2 A3 2 A21 A22 A31 X 0 A(2) B 1 D(3) F E(2) F(2) E(4) 2 3 Rys. 4 Różne sposoby prezentacji graficznej zestawienia materiałowego (struktury wyrobu).
5. Marszruta produkcyjna Produkcja pozycji nadrzędnej wiąże się z koniecznością przejścia przez kilka etapów pracy. Etapy te określa się mianem operacji, które wykonywane są na kolejnych stanowiskach (gniazdach produkcyjnych). Celem poszczególnych operacji jest wyprodukowanie pozycji nadrzędnej z komponentów składających się na jej strukturę. Wykorzystywane są przy tym marszruty produkcyjne. Marszrutą produkcyjną nazywamy ciąg operacji wykonywanych w odpowiedniej kolejności na konkretnych maszynach ustawionych wewnątrz komórek produkcyjnych skojarzonych z daną pozycją indeksu materiałowego (produkowaną). Aby wprowadzić operację należy najczęściej podać jej współczynnik produkcji, czyli szacunkowy czas trwania procesu produkcyjnego. Definiuje się także jednostkę miary, służącą do określania czasu realizacji produkcji. Można wybrać jedną z następujących opcji: Godz./jednostka, Jednostka/godz, Godziny.
6. Projekt przykładowej fabryki na podstawie montowni komputerów PC Projekt przykładowej fabryki lub implementacja prawdziwej w informatycznym systemie zarządzania musi rozpocząć się od specyfikacji zakresu projektu a następnie od określenia danych stałych. Na potrzeby zajęć z przedmiotu Inżynieria zarządzania MRP II można przyjąć zakres implementacji jak w tab. I. Poszczególnymi kolorami /odcieniami/ zdefiniowano etapy implementacji. Implementacja zaczyna się od definicji danych stałych fabryki, następnie obszaru związanego z zaopatrzeniem i zbytem /dystrybucji/. Kolejnym etapem jest wprowadzenie zleceń i uruchomienie algorytmów planowania i sterowania przepływem produkcji. Tabela I zakres implementacji przykładowej fabryki 1. Zdefiniowanie magazynów. 2. Wprowadzenie pozycji magazynowych. 3. Zdefiniowania struktur wyrobów dla pozycji magazynowych 4. Zdefiniowanie wydziałów 5. Zdefiniowanie komórek produkcyjnych 6. Zdefiniowanie gniazd produkcyjnych. 7. Wprowadzenie marszrut. 8. Zdefiniowanie osób wymaganych w systemie do przeprowadzenia operacji zakupów 9. Określenie pozycji zakupowych i ich dostawców 10. Przyjmowanie i zatwierdzanie ofert. 11. Tworzenie umowy z dostawcą 12. Zamawianie i przyjmowanie pozycji zakupowych 13. Wystawianie zleceń produkcyjnych. 14. Wydawanie materiałów do zlecenie produkcyjnego. 15. Przyjęcie do magazynu pozycji wyprodukowanych na zlecenia. 16. Uruchomienie algorytmu MRP. 17. Wydruk raportu MRP 18. Zdefiniowanie osób wymaganych w systemie do przeprowadzenie operacji zakupów 19. Określenie pozycji sprzedawanych 20. Definiowanie klientów. 21. Tworzenie umowy klientami 22. Tworzenie zamówień klientów
Dane stałe Dane dotyczące zakupów Dane związane z planowaniem i sterowaniem produkcją Dane związane ze sprzedażą Pierwszy etap projektu, czyli opracowanie danych stałych zostanie pokazany na przykładzie montowni komputerów. 6.1 Struktura ogólna montowni komputerów Schemat ogólny montowni komputerów, która składa się z jednego wydziału montażu przedstawiono na rys. 5. Na wydziale tym montowane i pakowane są trzy rodzaje zestawów komputerowych: zestaw minimalny, zestaw standardowy, zestaw max. Każdy zestaw różni się od siebie komponentami wchodzącymi w jego skład. Na wydziale montażu znajdują się następujące komórki produkcyjne: montażu płyt głównych wstępnego montażu obudowy montażu komputera pakowania komputera Wydział montażu jest zaopatrywany poprzez zaopatrzenie a produkcja spływa do magazynu wyrobów gotowych.
zaopatrzenie montaż płyty głównej wstępny montaż obudowy magazyn płyt magazyn obudów montaż komputera pakowanie magazyn wyrobów gotowych Rys. 5 Schemat ogólny wydziału montażu 6.2 Przepływ materiałów przez wydział montażu Wydział montażu składa się z 4 komórek produkcyjnych: K01 komórka do montażu płyt, K02 komórka do montażu obudów, K03 komórka do montażu komputera, K04 komórka do pakowania komputera. Na rys. 6 przedstawiono przepływ materiałów przez wydział montażu.
Proces montażu komputerów rozpoczyna się równolegle w dwóch komórkach. W komórce K01 gdzie montowane są płyty główne oraz w komórce K02 gdzie montuje się obudowy. Obydwie komórki są zasilane częściami/komponentami z zaopatrzenia. Półprodukty z tych komórek (obudowy i płyty) trafiają następnie do komórki K03. Doprowadzane są też tutaj części z zaopatrzenia potrzebne do montażu kompletnego zestawu. Z zaopatrzenia pobierane są także materiały do komórki K04 gdzie odbywa się proces pakowania zestawów wyprodukowanych w komórce K03. Proces montażu kończy się w komórce K04, z której wychodzą gotowe produkty. 301 K01 311 321 300 300 400 K03 K04 331 302 312 304 211 221 231 200 101 100 322 403 332 204 102 303 313 305 203 202 103 zaopatrzenie 323 333 411 421 431 401 402 403 412 K02 400 201 304 404 212 222 232 305 405 213 223 233 104 252 105 253 106 107 108 422 404 432 413 423 405 433 Rys. 6. Przepływ materiałów przez wydział montażu
6.2 Indeks materiałowy (kartoteka zapasów) dla montowni komputerów Dla wydziału montażu indeks materiałowy został przedstawiony w tabeli 2. Na wydziale półproduktami są płyta główna+części, obudowa+części, komputer. Wyrobem finalnym jest zapakowany komputer. Tabela 2. Indeks materiałowy dla montowni komputerów PC Indeks materiałowy i nazwa typ 100 komputer pakowany 1 1 107 komputer pakowany 2 1 108 komputer pakowany 3 1 101 taśma klejąca 2 102 pudełko 2 103 dokumentacja 2 104 kabel zasilający 2 105 styropian 2 106 folia 2 200 komputer 1 1 252 komputer 2 1 253 komputer 3 1 201 taśma ide 2 202 taśma fdd 2 203 pokrywa obudowy 2 204 modem 2 211 karta sieciowa 10Mbit 2 212 karta sieciowa 100Mbit 2 213 karta sieciowa 1000Mbit 2 221 karta muzyczna stereo 2 222 karta muzyczna 4+1 2 223 karta muzyczna 5+1 2 231 karta graficzna 64 MB 2 232 karta graficzna 128 MB 2 233 karta graficzna 256 MB 2 300 płyta główna+części 1 1 304 płyta główna+części 2 1 305 płyta główna+części 3 1 301 płyta główna kt266 2 302 płyta główna kt333 2 303 płyta główna kt400 2 311 pamieć 128 MB 2 312 pamięć 256 MB 2 313 pamięć 512 MB 2 321 procesor 1,5 GHz 2 322 procesor 2,0 GHz 2 323 procesor 2,4 GHz 2 331 wiatrak 20mm 2 332 wiatrak 30mm 2 333 wiatrak 40mm 2 400 obudowa+części 1 1 404 obudowa+części 2 1 405 obudowa+części 3 1 401 fdd 3,5 2
402 rama obudowy 2 403 śrubka 2 411 cd-rom 2 412 cd-rw 2 413 dvd-rom 2 421 dysk 40 GB 2 422 dysk 80 GB 2 423 dysk 120 GB 2 431 zasilacz 300W 2 432 zasilacz 350W 2 433 zasilacz 400W 2 gdzie: i pozycja indeksu materiałowego nazwa nazwa materiału typ typ materiału: 1 produkowany, 2 zakupowy 6.3 Zestawienie materiałowe (struktura wyrobu) dla montowni komputerów Montownia komputerów produkuje trzy zestawy komputerowe, których struktura została pokazana w formie grafów na rysunkach 7.1, 7.2, 7.3. Dla wydziału montażu zestawienie materiałowe w postaci kartoteki zostało przedstawione w tabeli 3. Tabela 3 Zestawienie materiałowe dla wydziału montażu pozycje produkowane 100 107 108 200 Zestawienie materiałowe pozycja podrzędna/zasób typ norma zużycia 200 produkowany 1 101 zakupowy 1 102 zakupowy 1 103 zakupowy 1 104 zakupowy 1 105 zakupowy 2 106 zakupowy 1 252 produkowany 1 101 zakupowy 1 102 zakupowy 1 103 zakupowy 1 104 zakupowy 1 105 zakupowy 2 106 zakupowy 1 253 produkowany 1 101 zakupowy 1 102 zakupowy 1 103 zakupowy 1 104 zakupowy 1 105 zakupowy 2 106 zakupowy 1 300 produkowany 1 400 produkowany 1
252 253 300 400 304 404 305 405 201 zakupowy 2 202 zakupowy 1 203 zakupowy 1 204 zakupowy 1 211 zakupowy 1 221 zakupowy 1 231 zakupowy 1 403 zakupowy 14 304 produkowany 1 404 produkowany 1 201 zakupowy 2 202 zakupowy 1 203 zakupowy 1 204 zakupowy 1 211 zakupowy 1 221 zakupowy 1 231 zakupowy 1 403 zakupowy 14 305 produkowany 1 405 produkowany 1 201 zakupowy 2 202 zakupowy 1 203 zakupowy 1 204 zakupowy 1 211 zakupowy 1 221 zakupowy 1 231 zakupowy 1 403 zakupowy 14 301 zakupowy 1 311 zakupowy 1 321 zakupowy 1 331 zakupowy 1 401 zakupowy 1 402 zakupowy 1 403 zakupowy 16 411 zakupowy 1 421 zakupowy 1 431 zakupowy 1 303 zakupowy 1 311 zakupowy 1 321 zakupowy 1 331 zakupowy 1 401 zakupowy 1 402 zakupowy 1 403 zakupowy 16 411 zakupowy 1 421 zakupowy 1 431 zakupowy 1 303 zakupowy 1 311 zakupowy 1 321 zakupowy 1 331 zakupowy 1 401 zakupowy 1 402 zakupowy 1 403 zakupowy 16 411 zakupowy 1 421 zakupowy 1 431 zakupowy 1
100 200 101 102 103 104 105 106 400 201 202 203 204 403 300 211 221 231 401 402 403 411 421 431 301 311 321 331 Rys. 7.1 Struktura zestawu komputerowego nr.1 107 252 101 102 103 104 105 106 404 201 202 203 204 403 304 212 222 232 401 402 403 412 422 432 302 312 322 332 Rys. 7.2 Struktura zestawu komputerowego nr.2 108 253 101 102 103 104 105 106 405 201 202 203 204 403 305 213 223 233 401 402 403 413 423 433 303 313 323 333 Rys. 7.3 Struktura zestawu komputerowego nr.3
6.4 Struktura produkcyjna montowni komputerów W kolejnych podpunktach zostanie szczegółowo przedstawiona struktura produkcyjna w postaci kartotek z danymi liczbowymi i oznaczeniami. Dane przygotowane w ten sposób w kolejnych ćwiczeniach będą sukcesywnie wprowadzane do zintegrowanego systemu zarządzania przedsiębiorstwem IFS Applications. 6.4.1 Komórki produkcyjne Na wydziale montażu są umiejscowione 4 komórki produkcyjne, których opis w postaci kartoteki przedstawiono w tabeli 4. Tabela 4 Komórki produkcyjne Komórki produkcyjne Nr. komórki nazwa K01 montaż płyty głównych K02 wstępny montaż obudowy K03 montaż komputera K04 pakowanie komputera 6.4.2 Gniazda produkcyjne W tabeli 5 przedstawiono w postaci kartotekowej dane dotyczące gniazd produkcyjnych należących do poszczególnych komórek. Tabela 5 Gniazda produkcyjne Gniazda produkcyjne nr. gniazda nazwa nr. komórki produkcyjnej Zdolności produkcyjne godz/dobę GN01 montaż procesora K01 16 GN02 montaż wiatraka K01 16 GN03 montaż pamięci K01 16 GN04 montaż zasilacza K02 16 GN05 montaż dysku K02 16 GN06 montaż CD/DVD K02 16 GN07 montaż FDD K02 16 GN08 montaż płyty K03 16 GN09 montaż karty graficznej K03 16 GN10 montaż karty muzycznej K03 16 GN11 montaż karty sieciowej K03 16 GN12 montaż modemu K03 16 GN13 montaż pokrywy K03 16 GN14 montaż taśm K03 16 GN15 pakownie w folie K04 8 GN16 zakładanie styropianów K04 8 GN17 opakowanie+kabel+dokumentacja K04 8 GN18 zaklejanie K04 8
6.4.3 Marszruty produkcyjne W tabeli 6 w postaci kartoteki przedstawiono wybrane marszruty produkcyjne, które dotyczą produkcji komputera o indeksie i=100. Łatwo można sprawdzić ich przebieg na schemacie odzwierciedlającym przepływ materiałów przez wydział montażu (rys. 6). Tabela 6 Marszruty produkcyjne Pozycja (i) Wersja marszruty Numer operacji Nazwa operacji Numer komórki Numer gniazda Czas operacji 400 1 10 Montaż zasilacza K02 GN04 0,20 20 Montaż HDD GN05 0,15 30 Montaż CD/DVD GN06 0,15 40 Montaż FDD GN07 0,15 100 1 10 Kompletacja zestawu K04 GN17 0,10 20 Pakowanie w folie GN15 0,15 30 Zakładanie styropianu GN16 0,15 40 Zaklejanie GN18 0,10 200 1 10 Montaż procesora K01 GN01 0,15 20 Montaż wiatraka na proc. GN02 0,10 30 Montaż pamięci RAM GN03 0,10 300 1 10 Montaż pyty głównej K03 GN08 0,20 20 Instalacja karty grafiki GN09 0,05 30 Instalacja karty muzycznej GN10 0,05 40 Instalacja karty sieciowej GN11 0,05 50 Instalacja modemu GN12 0,05 60 Montaż taśm GN14 0,10 70 Zakładanie pokrywy GN13 0,05......... 6.4.4 Magazyny i grupy lokalizacji W celu kompletnego przygotowania danych stałych dla przykładowej fabryki należy określić magazyny i grupy lokalizacji. W tabelach 7 i 8 przedstawiono w postaci kartotek dane dotyczące grup lokalizacji oraz magazynów dla omawianej montowni komputerów. W systemie IFS Application struktura magazynów oparta jest na grupach lokalizacji, dzięki którym można grupować magazyny o tym samym typie lokalizacji. Wyróżnia się następujące typy; Zapas stanowiskowy.
Kontrola jakości. Lokalizacja paletowa. Składowanie palet. Bufor palet, Przyjęcie palet. Załadunek. Rampa dla palet. Kontrola jakości palet, Wydania, Komórka produkcyjna, Przyjęcia. Tabela 7 Grupy lokalizacji. grupy lokalizacji nr. gr. lokalizacji nazwa typ GLP przybycie przybycie GLZ zapas komórka produkcyjna GLW wydanie wydanie Tabela 8 zawiera wykaz magazynów w montowni. Magazyny nr. magazynu nazwa gr. lokalizacji MAG1 przybycie GLP MAG2 zapas GLZ MAG3 płyty+częsci GLZ MAG4 obudowy+części GLZ MAG5 komputery GLZ MAG6 pakowane komputery GLW 7. Przebieg ćwiczenia Celem ćwiczenia nr 1 jest opracowanie danych stałych dla przykładowej fabryki (produkcja dyskretna). Dane stałe opracowane w formie tabelarycznej (kartotek) przy pomocy pakietu MsOffice, będą podstawą implementacji przykładowej fabryki w systemie informatycznym IFS Applications. Będą też integralną częścią sprawozdania z przeprowadzonych ćwiczeń.
Podczas ćwiczenia należy: Zaproponować asortyment produkcji i strukturę wyrobów. Zaprojektować schemat ogólny fabryki (wzorując się na rys.5) Zaprojektować schemat przepływu materiałów w fabryce (wzorując się na rys. 6) Zdefiniować magazyny i lokalizacje. Zdefiniować pozycje magazynowe (kartoteka zapasów, indeks materiałowy). Zdefiniować struktury wyrobów dla pozycji magazynowych. Zdefiniować wydziały. Zdefiniować komórki produkcyjne. Zdefiniować gniazda produkcyjne. Utworzyć marszruty.