Sterowanie obciążeniem produkcji: kiedy zwalniać zlecenia?

Strona główna » Zasoby » Sterowanie obciążeniem produkcji: kiedy zwalniać zlecenia?

Szacowany czas czytania: 11 minut

Maszyna do cięcia ma wolne moce, więc kolejne zlecenie trafia do produkcji. Cięcie kończy się w terminie. Potem części trafiają do rosnącej kolejki do obróbki skrawaniem, obok zleceń, które powinny już przechodzić do montażu.

Wcześniejsze rozpoczęcie zwiększyło obciążenie hali, ale nie przybliżyło dostawy do klienta.

Sterowanie obciążeniem produkcji pozwala zająć się tym problemem, zanim kolejne zlecenie trafi na halę. Zamiast zwalniać do produkcji każde gotowe zlecenie, sprawdzasz, jakie obciążenie wniesie ono na poszczególnych etapach swojej marszruty technologicznej. To szczególnie przydatne w produkcji na zamówienie, gdzie dwa pozornie podobne zlecenia mogą w zupełnie różnym stopniu obciążać wspólne zasoby produkcyjne.

Decyzja o zwolnieniu zlecenia to dopiero połowa zadania. Nadal trzeba skoordynować kolejność operacji na zasobach produkcyjnych, z których będą korzystać zwolnione zlecenia. SkyPlanner APS układa je w jeden spójny harmonogram produkcji. Ogranicza to pracę potrzebną do uzgodnienia listy zwolnionych zleceń z osobnymi kolejkami maszyn i ułatwia ocenę wpływu na terminy dostaw.

Na czym polega sterowanie obciążeniem produkcji?

Sterowanie obciążeniem produkcji (WLC) to podejście do planowania i sterowania produkcją, w którym dopływ zleceń do realizacji reguluje się na podstawie obciążenia zasobów produkcyjnych. Przy zwalnianiu zleceń według obciążenia zlecenia czekają w puli przedprodukcyjnej, dopóki reguła zwalniania nie pozwoli skierować ich na halę. Ustalone limity obciążenia stanowisk pomagają określić, które zlecenia można zwolnić do produkcji.

Celem jest kontrolowanie produkcji w toku (WIP), czyli pracy już zwolnionej do produkcji, ale jeszcze niezakończonej. Stanowiskiem może być pojedyncza maszyna lub grupa zasobów produkcyjnych, które mogą się wzajemnie zastępować przy wykonywaniu danej pracy. Obciążenie stanowiska to przypisana mu praca, często wyrażana w szacowanych godzinach obróbki. Zdolność produkcyjna określa natomiast możliwość wykonania tej pracy. Limit obciążenia jest progiem stosowanym w regułach zwalniania zleceń, a nie inną nazwą dostępnej zdolności produkcyjnej.

WLC jest szczególnie przydatne tam, gdzie wyroby mają różne marszruty technologiczne i czasy wykonania operacji: w obróbce skrawaniem na zamówienie, wytwarzaniu konstrukcji i innych zakładach o dużej różnorodności zleceń. Sama liczba zleceń niewiele mówi o takim zróżnicowaniu. Jedno zlecenie może wymagać krótkiego cięcia i długiej obróbki skrawaniem, a inne może całkowicie pomijać obróbkę skrawaniem.

W szerszym ujęciu WLC może również wspierać obsługę zapytań ofertowych i ustalanie terminów realizacji. Tutaj skupiamy się na codziennej decyzji o zwalnianiu zleceń: które oczekujące zlecenia powinny teraz trafić do produkcji?

Spójrz dalej niż na kolejkę przy pierwszej maszynie

Widoczna kolejka przy maszynie nie obejmuje całej pracy, która do niej zmierza. Zwolnione zlecenia mogą nadal znajdować się na wcześniejszych etapach — czekać na poprzedzające operacje lub być w trakcie ich wykonywania. Później będą konkurować o tę samą zdolność produkcyjną na dalszych etapach.

Przy sterowaniu zwalnianiem zleceń rozróżniaj:

• Obciążenie bezpośrednie: praca, która już znajduje się na danym stanowisku — oczekuje na wykonanie lub jest w trakcie realizacji.
• Obciążenie pośrednie: praca ze zwolnionych zleceń, które są jeszcze na wcześniejszych etapach, ale trafią na dane stanowisko.
• Obciążenie w puli: praca zawarta w zleceniach jeszcze niezwolnionych do produkcji. Gdy rozważasz zwolnienie danego zlecenia, sprawdzasz, o ile zwiększyłoby ono obciążenie.

Załóżmy, że dziś rano na stanowisku obróbki skrawaniem jest niewiele pracy, ale jutro dotrze tam kilka już zwolnionych zleceń z wcześniejszych etapów wytwarzania. Kierowanie na te wcześniejsze etapy kolejnych zleceń wymagających obróbki skrawaniem oznacza pomijanie nadchodzącego obciążenia. Z kolei oczekujące zlecenie, które nie wymaga obróbki skrawaniem, może być dobrym kandydatem do zwolnienia.

Na tym polega wartość sterowania na podstawie marszrut technologicznych: pozwala odróżnić zlecenia, które powiększą narastającą kolejkę, od tych, które przejdą inną ścieżką. Zamiast stwierdzenia „jest miejsce, żeby zacząć” otrzymujemy ocenę: „limity kontrolowanych stanowisk, przez które przejdzie to zlecenie, pozwalają przyjąć jego obciążenie”.

Zanim ustalisz limit, określ sposób obliczania obciążenia

WLC to rodzina metod, a nie jeden uniwersalny wzór. Metody zwalniania zleceń różnią się sposobem uwzględniania pracy na dalszych etapach, częstotliwością przeglądu puli oraz reakcją na sytuację, w której stanowisku zaczyna brakować pracy.

Jedna z udokumentowanych metod wykorzystuje skorygowane obciążenie zagregowane. Udział każdej operacji w obciążeniu oblicza się, dzieląc jej szacowany czas wykonania przez numer jej pozycji w pierwotnej marszrucie technologicznej zlecenia. Pierwsza operacja wnosi cały swój czas, druga połowę, a trzecia jedną trzecią. Tak wyznaczony udział pozostaje w obciążeniu odpowiedniego stanowiska aż do zakończenia danej operacji.

Korekta pozwala rozróżnić pracę już obecną na danym zasobie produkcyjnym od pracy, która po zwolnieniu do produkcji spędzi część czasu na wcześniejszych etapach. Jest to sposób ewidencjonowania obciążenia, a nie zmniejszenie czasu obróbki, którego maszyna ostatecznie będzie potrzebować.

Nie mieszaj sposobów naliczania obciążenia. Jeśli druga operacja trwa sześć godzin, w tej metodzie wnosi trzy skorygowane godziny obciążenia, ale w harmonogramie produkcji nadal wymaga sześciu godzin obróbki. Limitu ustalonego dla obciążenia skorygowanego nie można po prostu zastosować do ewidencji, w której każdą operację na dalszych etapach ujmuje się w pełnym wymiarze czasu.

Zanim zaczniesz stosować limit zwalniania zleceń, zapisz jednostkę obciążenia, określ, które operacje je tworzą i jak oblicza się ich udziały, a także wskaż, zakończenie której operacji powoduje usunięcie danego udziału z ewidencji. Dzięki tym definicjom różni planiści i różne zmiany mogą podejmować decyzje według tych samych zasad.

Zwalnianie zlecenia według obciążenia — krok po kroku

Wyobraźmy sobie zlecenie oczekujące na zwolnienie z następującą marszrutą technologiczną: dwie godziny cięcia, sześć godzin obróbki skrawaniem i trzy godziny montażu. Zgodnie z opisanym wyżej sposobem obliczania skorygowanego obciążenia zagregowanego zlecenie wnosi odpowiednio dwie, trzy i jedną godzinę obciążenia.

Załóżmy, że aktualne obciążenia w ewidencji oraz limity przyjęte w danym zakładzie wyglądają następująco. Liczby te ilustrują sposób podejmowania decyzji — nie są zalecanymi poziomami limitów.

Kontrolowane stanowisko	Aktualne obciążenie skorygowane	Udział rozpatrywanego zlecenia	Obciążenie po zwolnieniu zlecenia	Limit obciążenia
Cięcie	5	2	7	8
Obróbka skrawaniem	8	3	11	10
Montaż	4	1	5	6

Obciążenia cięcia i montażu mieszczą się w limitach. Obciążenie obróbki skrawaniem — nie. Jeśli reguła wymaga, aby każde kontrolowane stanowisko w marszrucie technologicznej pozostało w swoim limicie, zlecenie zostaje w puli. Wolna maszyna do cięcia nie pozwala pominąć limitu obróbki skrawaniem.

Załóżmy, że do następnego przeglądu zakończono operacje obróbki skrawaniem, co zmniejszyło obciążenie w ewidencji o dwie skorygowane godziny. Jeśli nie było innych zmian, aktualne obciążenie obróbki skrawaniem wynosi teraz sześć; po dodaniu trzech godzin rozpatrywanego zlecenia otrzymujemy dziewięć. Zlecenie spełnia teraz warunki dla wszystkich trzech stanowisk.

Praktyczna procedura okresowego uruchamiania zleceń przebiega następująco:

1. Zaktualizuj bieżące obciążenie. Odejmij wkłady przypisane zakończonym operacjom i uwzględnij zmiany w zleceniach już dopuszczonych do produkcji.

2. Ustal kolejność zleceń z puli, które kwalifikują się do uruchomienia. Po sprawdzeniu ich gotowości zastosuj uzgodnioną regułę, na przykład według terminu realizacji lub planowanej daty uruchomienia.

3. Sprawdź marszrutę technologiczną kolejnego zlecenia. Do bieżącej ewidencji obciążenia dodaj próbnie wkłady tego zlecenia i porównaj uzyskane obciążenia z odpowiednimi limitami.

4. Zapisz w ewidencji tylko zatwierdzone uruchomienie. Dodaj wkłady tego zlecenia do ewidencji obciążenia. Jeśli zlecenie nie przejdzie weryfikacji, pozostaw je w puli, nie zapisując obciążenia dodanego na potrzeby sprawdzenia.

5. Sprawdzaj kolejne zlecenia. Przy każdej następnej weryfikacji korzystaj z ewidencji zaktualizowanej o wcześniej zatwierdzone uruchomienia.

Ten ostatni szczegół ma znaczenie. Każde z dwóch zleceń z osobna może mieścić się w limitach przy obciążeniu z początku dnia, ale ich wspólne uruchomienie może już spowodować przekroczenie limitu. Odrzucenie jednego zlecenia nie musi też wstrzymywać wszystkich uruchomień: zlecenie z inną marszrutą może się zmieścić, zależnie od przyjętej reguły wyboru z puli.

Po zakończeniu operacji odejmij przypisany jej wkład z obciążenia danego centrum roboczego. Nie usuwaj obciążenia całego zlecenia ze wszystkich kolejnych centrów tylko dlatego, że zakończyła się jego pierwsza operacja.

Dobierz rytm uruchamiania zleceń, który zapewni płynność produkcji

Przy uruchamianiu okresowym zlecenia oczekujące na dopuszczenie do produkcji są sprawdzane w ustalonych odstępach czasu. Uruchamianie ciągłe reaguje na określone warunki obciążenia w chwili ich wystąpienia. Niektóre metody WLC łączą oba podejścia: okresowe decyzje równoważą obciążenia, a dodatkowa reguła przeciwdziała brakowi pracy w centrum roboczym.

Pusta kolejka powinna zatem uruchamiać uzgodnioną procedurę, a nie nieformalne polecenie dopuszczenia do produkcji czegokolwiek, co jest dostępne. Reguła zapobiegania brakowi pracy musi określać, które zlecenie można dopuścić i jak zapisać jego obciążenie. W przeciwnym razie wyjątki mogą stopniowo podważać skuteczność sterowania.

Ta sama dyscyplina obowiązuje przy pilnych zleceniach. Monitoruj czas oczekiwania w puli i ryzyko niedotrzymania terminów dostaw. Jeśli zlecenie, którego termin realizacji się zbliża, wielokrotnie nie mieści się w limicie, zdecyduj, czy zmienić zdolności produkcyjne, marszrutę technologiczną, priorytet czy termin obiecany klientowi. Samo oznaczenie zlecenia jako pilnego nie zapewni dodatkowego czasu na jego wykonanie.

Limit nie rozwiąże też problemu trwałego przeciążenia. Jeśli przyjęte zamówienia stale przekraczają możliwości kluczowego zasobu produkcyjnego, zatrzymywanie kolejnych zleceń poza produkcją zmienia jedynie miejsce ich oczekiwania. Nadal trzeba zająć się zdolnościami produkcyjnymi i zobowiązaniami wobec klientów.

Dostosowuj limity do całkowitego czasu realizacji, nie do porządku na hali produkcyjnej

Bardzo wysoki limit ułatwia dopuszczanie zleceń do produkcji, ale pozwala rosnąć kolejkom. Bardzo niski limit może skrócić czas przebywania zleceń na hali produkcyjnej, a jednocześnie nadmiernie wydłużyć ich oczekiwanie w puli. Szczególnie trudne może stać się uruchamianie dużych zleceń.

Dla zlecenia trafiającego do puli oceniaj czas do zakończenia jako sumę dwóch powiązanych części:

Czas oczekiwania w puli + czas od dopuszczenia do produkcji do zakończenia.

Przeniesienie tygodnia oczekiwania z hali produkcyjnej do puli nie oznacza automatycznie, że klient otrzyma zamówienie o tydzień wcześniej.

Zacznij od zapewnienia wiarygodnej ewidencji obciążenia i rzetelnych informacji o zakończeniu operacji. Wprowadzaj limity lub zaostrzaj je stopniowo, a następnie sprawdzaj, czy jednocześnie poprawiają się przepustowość, terminowość dostaw i całkowity czas realizacji zleceń. Oprócz średnich monitoruj zlecenia najdłużej oczekujące w puli. Badaj przyczyny braku pracy w centrach roboczych, zamiast uznawać samo zmniejszenie produkcji w toku na hali za sukces.

Nie istnieje jedna uniwersalna, „właściwa” liczba godzin obciążenia. Skuteczny poziom zależy od występujących marszrut technologicznych, zdolności produkcyjnych, jakości oszacowań i wybranej metody rozliczania obciążenia. Weryfikuj go ponownie, gdy te warunki się zmienią.

WLC, BOA, CONWIP i POLCA: różne aspekty sterowania

Wszystkie te metody dotyczą przepływu produkcji, ale stosowanych w nich sygnałów nie można używać zamiennie.

Podejście	Przedmiot sterowania
Dopuszczanie zleceń według obciążenia w WLC	Czy po uwzględnieniu obciążenia wnoszonego przez rozpatrywane zlecenie kontrolowane centra robocze na jego marszrucie nadal mieszczą się w swoich limitach obciążenia.
BOA	Niemieckie podejście belastungsorientierte Auftragsfreigabe: dopuszczanie zleceń produkcyjnych na podstawie obciążenia zdolności produkcyjnych i określonego limitu tego obciążenia.
CONWIP	Zgoda na dopuszczenie do produkcji zależna od limitu całkowitej produkcji w toku (WIP) w określonym obszarze produkcji.
POLCA	Potwierdzenie dostępności zdolności produkcyjnych przez nakładające się pętle obiegu kart przypisane do par gniazd, obok zgody na realizację zlecenia.

Klasycznego BOA i różnych metod dopuszczania zleceń w WLC nie należy traktować jako jednego, identycznego algorytmu. W szczególności nie przenoś procentowego poziomu obciążenia z BOA do przykładu z obciążeniem skorygowanym bez określenia, jak dana metoda mierzy obciążenie i ustala jego limit.

Wybierz podejście odpowiednie do decyzji, którą chcesz kontrolować. Limit całkowitej produkcji w toku ogranicza jej ilość w wyznaczonym obszarze, natomiast limity dla centrów roboczych pozwalają uwzględnić, gdzie poszczególne marszruty spowodują obciążenie. Żadne z tych podejść samo w sobie nie wyznacza maszyny i czasu rozpoczęcia każdej operacji.

Ułóż spójny harmonogram dopuszczonych zleceń ze SkyPlanner

Pozytywny wynik sprawdzenia obciążenia oznacza, że zlecenie można dopuścić do produkcji zgodnie z przyjętymi zasadami. Nie oznacza jednak, że jego następna operacja może ruszyć natychmiast ani że termin dostawy jest zapewniony. Maszyny pracują według kalendarzy zmian, materiały mają określone daty dostępności, a operacje zależą od zakończenia wcześniejszych prac.

System APS SkyPlanner uwzględnia te ograniczenia łącznie dla zleceń dopuszczonych do produkcji. Arcturus, jego silnik harmonogramowania oparty na sztucznej inteligencji, przypisuje operacje do odpowiednich stanowisk roboczych na podstawie skonfigurowanych zdolności produkcyjnych, zmian, zależności i priorytetów. Jeśli włączono harmonogramowanie z uwzględnieniem materiałów, obliczenia obejmują również ich dostępność. Widok wykresu Gantta przedstawia powstały plan dla poszczególnych zasobów produkcyjnych.

Wróćmy do przykładu: limit obciążenia obróbki skrawaniem pozwala już dopuścić zlecenie do produkcji, ale jego sześciogodzinna operacja nadal musi znaleźć miejsce wśród istniejących operacji. SkyPlanner wyznacza je z uwzględnieniem cięcia, montażu i pozostałych zleceń. Możesz zobaczyć przewidywany termin zakończenia oraz skutki zmiany priorytetów bez ręcznego układania od nowa kolejki dla każdej maszyny.

Ty sterujesz harmonogramem za pomocą priorytetów, reguł i blokad, a Arcturus wykonuje obliczenia. To praktyczny powód, by stosować SkyPlanner obok zasad dopuszczania zleceń według obciążenia: mniej ręcznego uzgadniania i lepszy wgląd w to, jak dopuszczone zlecenia wpłyną na dostawy.

Data, od której zlecenie może się rozpocząć, pozwala uwzględnić w harmonogramowaniu uzgodniony najwcześniejszy start, jeśli włączono odpowiednią regułę. Data ta jest ograniczeniem harmonogramowania, a nie potwierdzeniem, że zlecenie spełnia aktualne limity WLC. Projektując proces, wyraźnie określ sposób podejmowania decyzji o dopuszczeniu do produkcji i prowadzenia ewidencji obciążenia.

Raport operacji i raport pozycji zlecenia w SkyPlanner pomagają również analizować zarejestrowaną pracę i różnice w czasach trwania. Stanowią podstawę do doskonalenia oszacowań czasu wykorzystywanych w planowaniu. Zasady dopuszczania zleceń nadal wymagają jednak określonego sposobu przekazywania informacji o zakończeniu operacji i rozliczania obciążenia.

Co zmieniło lepsze wyznaczanie terminów w Mamec

Mamec, producent przemysłowych urządzeń mieszających i zaawansowanych technologicznie wyrobów wytwarzanych na zlecenie, informuje, że po wdrożeniu SkyPlanner nakład pracy związany z planowaniem produkcji wyraźnie się zmniejszył. Opis wdrożenia u tego klienta wskazuje również na bardziej racjonalne czasy realizacji i mniej kapitału obrotowego niepotrzebnie zamrożonego w produkcji w toku, ponieważ prace rozpoczynają się we właściwym momencie.

Właśnie do takiego efektu harmonogramowania warto dążyć równolegle z kontrolą dopuszczania zleceń: prace powinny rozpoczynać się wtedy, gdy można je dalej realizować, zamiast po prostu trafiać do kolejnej kolejki. To rozróżnienie jest równie ważne dla planisty stosującego limity obciążenia. Kontrolowane rozpoczęcie prac powinno być częścią skoordynowanego planu, a nie oznaczać konieczności ponownego porządkowania kolejek.

Zacznij od jednej decyzji o uruchomieniu zlecenia i prześledź jego przebieg aż do dostawy

Przy pierwszym wdrożeniu wybierz odpowiedni zestaw stanowisk objętych kontrolą obciążenia oraz reprezentatywne marszruty technologiczne zleceń. Sprawdź, czy maszyny połączone w grupy rzeczywiście mogą dzielić między siebie pracę. Ustal sposób przekazywania informacji o zakończeniu operacji i uzgodnij, jak postępować ze zleceniem, którego nie można na czas dopuścić do realizacji ze względu na limity obciążenia. Następnie sprawdź, czy decyzje o uruchamianiu zleceń są spójne z harmonogramem produkcji.

SkyPlanner integruje się z dowolnym systemem ERP lub MES przez otwarty interfejs REST API, więc usprawnienie harmonogramu nie wymaga wymiany systemu, w którym przechowujesz zlecenia.

Aby zobaczyć tę zależność na przykładzie własnej produkcji, umów prezentację SkyPlanner. Przygotuj marszrutę technologiczną oczekującego zlecenia, aktualne obciążenia stanowisk oraz regułę, według której zamierzasz dopuszczać zlecenia do realizacji. Prześledź w harmonogramie przebieg zaakceptowanego zlecenia i sprawdź jego wpływ na daty zakończenia oraz inne zlecenia korzystające z tych samych zasobów.

Wolisz najpierw samodzielnie poznać system? Wypróbuj SkyPlanner na danych demonstracyjnych lub skorzystaj z funkcji „Pierwsze kroki” wspieranej przez sztuczną inteligencję w Asystencie SkyPlanner. Zobacz, o ile łatwiejsze staje się planowanie, gdy obliczenia dla całej marszruty technologicznej są wykonywane w jednym miejscu, a Ty nadal decydujesz o priorytetach.