Zapas bezpieczeństwa w produkcji: oblicz potrzebną wielkość

Strona główna » Zasoby » Zapas bezpieczeństwa w produkcji: oblicz potrzebną wielkość

Szacowany czas czytania: 11 minut

Brak komponentu może zatrzymać linię montażową, nawet jeśli sama część kosztuje niewiele. Utrzymywanie większego zapasu wydaje się więc rozsądne. Jednak zwiększanie zapasu każdego komponentu szybko zamraża kapitał w pozycjach, które mogą okazać się niepotrzebne.

Zapas bezpieczeństwa nadaje tej decyzji konkretny cel: utrzymujesz dodatkowy zapas, by zabezpieczyć się przed skutkami niepewności, a nie tylko dlatego, że trudno skoordynować uzupełnianie zapasów. Oblicz jego wielkość na podstawie rzeczywiście oczekiwanego zapotrzebowania i czasu uzupełnienia, a następnie sprawdź, czy kolejna partia będzie dostępna wtedy, gdy wymaga tego plan.

Jeśli zapas uzupełniasz własną produkcją, w tej drugiej kwestii pomaga SkyPlanner. Arcturus umieszcza partię w harmonogramie obok pozostałych zleceń produkcyjnych, a widok wykresu Gantt pokazuje planowany termin jej ukończenia. Poświęcasz mniej czasu na koordynowanie kolejek operacji na maszynach i możesz wcześniej reagować na ryzyko niedoboru.

Czym jest zapas bezpieczeństwa w produkcji?

Zapas bezpieczeństwa to dodatkowy zapas utrzymywany w celu ograniczenia ryzyka niedoborów spowodowanych nieoczekiwanym zapotrzebowaniem lub opóźnieniami w uzupełnianiu. W zakładach produkcyjnych może obejmować kupowane materiały, komponenty stosowane w wielu wyrobach lub wyroby gotowe — zależnie od tego, na którym etapie istotna jest dostępność.

Jest to ilość ponad zapas potrzebny do pokrycia oczekiwanego zapotrzebowania w czasie uzupełniania. Jeśli przewidujesz zużycie 320 wsporników przed udostępnieniem kolejnej partii, te 320 wsporników pokrywa normalne zapotrzebowanie. Dodatkowa ilość na wypadek zapotrzebowania przekraczającego te oczekiwania to właśnie zapas bezpieczeństwa.

Znany sezonowy wzrost należy uwzględnić w planie zapotrzebowania. Trwale dłuższy lead time dostawcy należy uwzględnić w założeniach dotyczących uzupełniania zapasu. Żadnego z tych zjawisk nie należy ukrywać w dodatkowym zapasie, którego wielkość nie ma uzasadnienia.

Zapas bezpieczeństwa jest również przeznaczony do wykorzystania. Nie musi być osobno przechowywaną rezerwą, której nie wolno ruszyć. Zużycie jego części samo w sobie nie oznacza błędu w planowaniu; powtarzające się wyczerpywanie go jest jednak powodem do zbadania przyczyn.

Ustal, przed czym ma chronić zapas

Zacznij od pozycji, której brak ma istotne konsekwencje. Tani element złączny stosowany w wielu zespołach może wymagać większej uwagi niż droga część, którą łatwo zastąpić.

Zastanów się, co się stanie, gdy go zabraknie: czy zatrzyma się zasób będący wąskim gardłem, czy opóźni się wysyłka do klienta, czy też produkcja będzie mogła przejść do innej operacji? Porównaj te konsekwencje z kosztami zamrożonego kapitału, magazynowania, pogorszenia jakości i utraty przydatności dodatkowego zapasu.

Następnie wybierz miejsce utrzymywania zapasu. Wspólny komponent może służyć do produkcji kilku wyrobów gotowych, natomiast zapas wyrobów gotowych zabezpiecza natychmiastową wysyłkę konkretnego produktu. Nie dodawaj automatycznie osobnego zapasu na każdym poziomie zestawienia materiałowego na wypadek tego samego zakłócenia. Ustal, jakie ryzyko pokrywa każdy z nich.

W przypadku komponentów korzystaj z danych o zapotrzebowaniu w miejscu utrzymywania danego zapasu. Wysyłki do klientów nie zawsze dobrze odzwierciedlają zapotrzebowanie na komponenty: produkcja partiami może powodować inny rozkład pobrań. Znane potrzeby powinny stanowić podstawę planu materiałowego, a zapas bezpieczeństwa ma pokrywać pozostałą niepewność.

Jak obliczyć zapas bezpieczeństwa

Dla pozycji o zmiennym zapotrzebowaniu oraz stałym, przewidywalnym czasie uzupełnienia często stosuje się następujący wzór:

Zapas bezpieczeństwa = z × σd × √L

Gdzie:

• z to współczynnik odpowiadający wybranemu poziomowi obsługi w cyklu uzupełniania zapasu.
• σd to odchylenie standardowe dziennego zapotrzebowania, określające, jak bardzo dzienne ilości odbiegają od średniej.
• L to lead time uzupełnienia zapasu wyrażony jako liczba dni tego samego rodzaju.

Model zakłada, że zapotrzebowanie w poszczególnych dniach jest niezależne i względnie stabilne oraz że jego rozkład w okresie uzupełniania zapasu można przybliżyć rozkładem normalnym. To przydatny punkt wyjścia przy regularnym zużyciu, a nie uniwersalny wzór dla każdej pozycji w produkcji.

Przykład obliczeń dla produkcji

Wyobraź sobie zakład produkujący wspornik montażowy używany na jego liniach montażowych. Gotowe partie trafiają do magazynu komponentów. Poniższe dane są przykładowe:

Dane wejściowe	Wartość
Średnie zapotrzebowanie na dzień roboczy	80 wsporników
Odchylenie standardowe dziennego zapotrzebowania	20 wsporników
Stały czas uzupełnienia zapasu, liczony do chwili jego dostępności do użycia	4 dni robocze
Docelowy poziom obsługi w cyklu	95%
Odpowiadający współczynnik z po zaokrągleniu	1,65

Zakład monitoruje uzupełnianie zapasów w sposób ciągły, bez dodatkowego opóźnienia wynikającego z cotygodniowego przeglądu. Każda partia uzupełniająca staje się dostępna w całości po czterech dniach roboczych.

Obliczenie wygląda następująco:

Zapas bezpieczeństwa = 1,65 × 20 × √4 = 66 wsporników

Te 66 wsporników zabezpiecza przed niepewnością. Oczekiwane zapotrzebowanie w czasie uzupełniania obliczamy osobno:

80 × 4 = 320 wsporników

Łącznie oczekiwane zapotrzebowanie i zapas bezpieczeństwa wynoszą 386 wsporników. W tym przykładzie będzie to próg uruchomienia uzupełniania zapasu, a nie wielkość kolejnej partii.

Korzystaj z właściwych danych wejściowych

Zmienność dziennego zapotrzebowania oblicz na podstawie reprezentatywnego szeregu dziennych ilości, uwzględniając dni robocze, w których rzeczywiście nie było zapotrzebowania. Użyj odchylenia standardowego tych dziennych obserwacji, a nie odchylenia miesięcznego podzielonego przez liczbę dni. Sprawdź, czy nie brakuje transakcji i czy nie wystąpiło niezaspokojone zapotrzebowanie: pobrania mogą być pozornie niskie, gdy niedobór uniemożliwia zużycie komponentu w produkcji.

Przewidywalne zmiany uwzględniaj w planie zapotrzebowania. Jeśli zużycie rośnie lub ma charakter sezonowy, surowe dane o historycznej zmienności mogą zacierać różnicę między znanym wzorcem a niepewnością. Zastosuj metodę opartą na pozostałym błędzie prognozy, zamiast traktować każde odchylenie od dawnej średniej jako losowe.

Czas uzupełnienia mierz do momentu, w którym dana pozycja jest dostępna do użycia. W przypadku kupowanego materiału może on obejmować przyjęcie i kontrolę. Dla produkowanego wspornika obejmuje oczekiwanie, przejście przez całą marszrutę i przekazanie do magazynu komponentów. Sam czas pracy maszyny nie jest czasem uzupełnienia zapasu.

Zachowaj też spójność kalendarza. Jeśli dzienną zmienność mierzysz w dniach roboczych, lead time musi być wyrażony według tego samego kalendarza — nie mieszaj bez weryfikacji dni kalendarzowych z dniami produkcyjnymi.

Co zrobić, gdy lead time również jest zmienny?

Model zakładający czterodniowy czas uzupełnienia nie obejmuje procesu, który raz trwa cztery dni, a innym razem osiem. Podstawienie średniej wartości do L nie uwzględnia tej dodatkowej niepewności.

Zastosuj model uwzględniający zmienność lead time lub przeanalizuj zapotrzebowanie w rzeczywistych okresach uzupełniania, aby oszacować potrzebne zabezpieczenie. Sprawdź, czy okresy zwiększonego obciążenia powodują jednocześnie wzrost zużycia i wydłużenie kolejek w produkcji. Zjawiska te mogą być powiązane, więc wzór zakładający niezależność zapotrzebowania i lead time może błędnie odwzorować ryzyko.

Przy sporadycznym zapotrzebowaniu, bardzo dużych pojedynczych pobraniach lub niewielkiej ilości użytecznych danych historycznych sprawdź inną metodę na tle rzeczywistego przebiegu zapotrzebowania na daną pozycję. Tymczasowy zapas ustalony na podstawie porównywalnych pozycji i oceny praktyków może być dobrym rozwiązaniem, pod warunkiem że zapiszesz podstawy jego ustalenia i zweryfikujesz go w miarę napływu danych.

Wybierz poziom obsługi, a nie tylko mnożnik

W tym obliczeniu poziom obsługi w cyklu wynoszący 95% oznacza około 95% prawdopodobieństwa zakończenia cyklu uzupełniania bez wyczerpania zapasu, przy spełnieniu założeń modelu. Nie oznacza to, że 95% zapotrzebowania w sztukach zostanie zaspokojone natychmiast ani że 95% zamówień klientów dotrze na czas.

Udział zapotrzebowania w sztukach zaspokojonego bezpośrednio z zapasu określa wskaźnik stopnia realizacji zapotrzebowania, czyli fill rate. Zarówno niewielki, jak i duży niedobór może zostać policzony jako jeden cykl z brakiem zapasu, choć ich wpływ na ten wskaźnik i na produkcję będzie zupełnie inny.

Ustal wartość docelową, biorąc pod uwagę konsekwencje niedoboru i koszt utrzymywania zapasu bezpieczeństwa. Nie przyjmuj niskiego poziomu dla każdej taniej pozycji tylko dlatego, że wartość jej zapasu jest niewielka.

Dla tego samego wspornika podniesienie docelowego poziomu obsługi w cyklu do 99% wymaga zastosowania zaokrąglonego współczynnika z równego 2,33:

2,33 × 20 × √4 = 93,2 wspornika, po zaokrągleniu w górę: 94

To wybór między utrzymywaniem 66 a 94 dodatkowych wsporników w zamian za różny poziom zabezpieczenia, a nie zalecenie, by dla każdej pozycji przyjmować poziom obsługi 99%. Oceń, czy dodatkowe zabezpieczenie jest warte środków zaangażowanych w zapas.

Zapas bezpieczeństwa, punkt zamawiania i wielkość partii to odrębne decyzje

Każda z tych wielkości odpowiada na inne pytanie:

Decyzja	Co określa	Przykład ze wspornikiem
Zapas bezpieczeństwa	Dodatkową ilość zabezpieczającą przed skutkami niepewności	66 wsporników
Punkt zamawiania	Kiedy uruchomić uzupełnianie zapasu	Pozycja zapasu wynosząca 386 wsporników
Wielkość partii	Jaką ilość uzupełnić	Przykładowa partia 400 wsporników

Dla przyjętej tu polityki ciągłego przeglądu zapasów:

Punkt ponownego zamawiania = oczekiwane zapotrzebowanie w okresie uzupełniania zapasu + zapas bezpieczeństwa

Punkt ponownego zamawiania = 320 + 66 = 386 wsporników

Decyzję o uruchomieniu uzupełnienia opieraj na pozycji zapasu: do stanu magazynowego zdatnego do użycia dodaj ilość oczekiwaną z otwartych zleceń uzupełnienia, a następnie odejmij zaległe zapotrzebowanie lub rezerwacje zgodnie z przyjętymi zasadami ewidencji. Nie uwzględniaj tego samego zobowiązania dwukrotnie. Sprawdzanie wyłącznie fizycznego stanu magazynowego może prowadzić do uruchomienia kolejnej partii, mimo że wystarczająca ilość jest już zamówiona.

Oczekiwane uzupełnienie nie może jednak zasilić montażu, zanim trafi do magazynu. Uwzględnienie jego ilości może zapobiec powieleniu zamówienia, choć planowany termin przyjęcia będzie zbyt późny, by uniknąć niedoboru. Sprawdzaj więc zarówno ilość, jak i dostępność w poszczególnych terminach.

Wybór partii 400 wsporników to odrębna decyzja produkcyjna, na którą wpływają przezbrojenia, obsługa materiałów i zdolności produkcyjne. Minimalna ilość produkcyjna wyznacza dolną granicę wielkości partii, a nie docelowy zapas bezpieczeństwa. Zwiększenie partii może podnieść średni poziom zapasów, nie korygując przy tym wielkości zapasu zabezpieczającego przed skutkami niepewności.

Jeśli potrzeby uzupełnienia sprawdzasz tylko okresowo, zabezpieczenie musi obejmować również oczekiwanie na kolejny przegląd. Obliczeń dla czterodniowego okresu przy ciągłym przeglądzie nie stosuj bez zmian do polityki przeglądu cotygodniowego. Uwagi wymagają też duże pobrania, po których pozycja zapasu spada od razu poniżej progu — nie zakładaj wtedy, że uzupełnianie rozpoczyna się dokładnie przy 386 sztukach.

Zanim zwiększysz zapas bezpieczeństwa, ustal, dlaczego go zabrakło

Załóżmy, że już z harmonogramu wynika, iż partia wsporników zostanie ukończona o dwa dni robocze później, niż przewiduje polityka uzupełniania zapasów. Przy średnim zużyciu na te dwa dni potrzeba dodatkowo 80 × 2 = 160 wsporników. Bufor 66 wsporników na zmienność zapotrzebowania nie został wyliczony tak, by pokryć to znane opóźnienie.

Bieżący niedobór nadal może wymagać awaryjnej dostawy lub tymczasowego zwiększenia zapasu. Samo podniesienie stałego zapasu bezpieczeństwa nie usuwa jednak przyczyny leżącej w harmonogramie.

Co obserwujesz	Co sprawdzić lub zmienić
Nieoczekiwane zapotrzebowanie wielokrotnie przekracza przyjęty zakres	Ponownie oceń zmienność, założenia dotyczące zapotrzebowania i docelowy poziom obsługi.
Standardowe uzupełnianie zapasu trwa teraz dłużej	Zaktualizuj oczekiwane zapotrzebowanie w okresie lead time i przelicz bufor dla zmienionego okresu ochrony.
Widać już, że partia oczekująca w kolejce do maszyny będzie opóźniona	Rozwiąż konflikt dotyczący zdolności produkcyjnych, materiałów lub priorytetów i sprawdź wpływ zmian na pozostałe prace.
Zapas widnieje w ewidencji, ale nie można go znaleźć lub użyć	Zanim zmienisz docelowy poziom zapasu, skoryguj stany, rezerwacje lub status jakościowy.
Straty produkcyjne powodują większe zużycie materiału niż planowano	Skoryguj planowaną ilość zużywanego materiału i zbadaj proces. Odróżniaj przewidywane straty od niepewności.

Kilka przyczyn może występować jednocześnie. Lepsze harmonogramowanie nie eliminuje rzeczywistej niepewności dostaw, a większy bufor nie zapewni brakujących zdolności produkcyjnych. Warto więc ustalić, które działanie rozwiąże problem niedoboru, z którym faktycznie się mierzysz.

Ustal realny termin uzupełnienia zapasu ze SkyPlanner

Gdy ustalisz ilość do uzupełnienia, SkyPlanner APS pomoże zaplanować jej produkcję obok zamówień klientów. Zamiast prowadzić osobną kolejkę zleceń na uzupełnienie zapasów i ręcznie ją uzgadniać, uwzględnij partię w tym samym harmonogramie co pozostałe prace wykonywane na tych samych maszynach.

Arcturus oblicza harmonogram na podstawie skonfigurowanych stanowisk, zmian roboczych, czasów trwania operacji, zależności i priorytetów. Widok Gantt pokazuje marszrutę partii i planowany termin jej ukończenia. Możesz sprawdzić, czy partia wsporników uzupełniająca zapas będzie gotowa, zanim będą one potrzebne do montażu, zamiast traktować otwarte zlecenie produkcyjne jak dostępny zapas.

Jeśli pilne zamówienie klienta przesunie realizację partii, to Ty ustalasz priorytety. Arcturus przelicza kolejność, a Ty sprawdzasz terminy wszystkich operacji objętych zmianą. Po włączeniu harmonogramowania uwzględniającego materiały ich dostępność również wpływa na możliwy termin rozpoczęcia pracy. Autopilot może aktualizować plan po skonfigurowanych zdarzeniach lub w ustalonych odstępach czasu, z zachowaniem Twoich reguł i blokad.

To praktyczny powód, by wybrać SkyPlanner: mniej ręcznego uzgadniania kolejek konkurujących o zasoby i wcześniejsza informacja o opóźnieniu uzupełnienia zapasu — gdy jest jeszcze czas na zmianę planu.

Oddzielaj zasady ustalania zapasu bezpieczeństwa od harmonogramowania. Alert o niskim stanie zapasu w SkyPlanner może skłonić Cię do utworzenia zlecenia uzupełnienia, ale system nie tworzy go automatycznie po osiągnięciu określonego poziomu zapasu. Powyższe obliczenia wyznaczają wielkość bufora. Arcturus zajmuje się harmonogramowaniem prac, które utworzysz lub zaimportujesz przez integrację.

Co lepsza koordynacja zmieniła w Piristeel

Piristeel, producent systemów bezpieczeństwa dachowego i systemów rynnowych, wcześniej opierał produkcję na dużych partiach i zapasach buforowych, przy ograniczonym wglądzie w pracę innych działów. W opisie swoich doświadczeń ze SkyPlanner firma przedstawia wspólny dla produkcji widok Gantt i lepszą koordynację mniejszych serii. Duże bufory przestały być warunkiem płynnej pracy.

To doświadczenie pokazuje wartość przejrzystego, skoordynowanego planu. Nie chodzi po prostu o zmniejszenie każdego bufora, lecz o uniknięcie utrzymywania dodatkowych zapasów tylko dlatego, że harmonogramem produkcji trudno zarządzać.

Weryfikuj zapas bezpieczeństwa razem z planem uzupełniania

Dla pierwszej wybranej pozycji zapisz podstawę określenia zapotrzebowania, czas uzupełnienia do momentu dostępności zapasu do użycia, docelowy poziom obsługi, wyliczony bufor, zasady ponownego zamawiania i wielkość partii. Weryfikuj przyjętą politykę na podstawie późniejszych niedoborów i rzeczywistego przebiegu uzupełniania zapasu. Wracaj do niej, gdy zmienia się zapotrzebowanie, niezawodność dostaw, lead time lub skutki niedoboru. Jeden spokojny cykl nie wystarczy, by uznać bufor za nadmierny.

Utrzymuj uzasadniony bufor uwzględniający rzeczywistą niepewność. Dzięki SkyPlanner zyskasz wgląd w planowany termin uzupełnienia zapasu i skoordynujesz prace produkcyjne konkurujące o zasoby. SkyPlanner integruje się z dowolnym systemem ERP lub MES przez otwarte REST API, dzięki czemu lepsze harmonogramowanie może uzupełniać pracę w Twoim obecnym systemie.

Umów prezentację SkyPlanner i przygotuj przykład jednej uzupełnianej pozycji oraz pilnego zamówienia, które ostatnio opóźniło produkcję jej partii. Zobacz, jak wspólny harmonogram zmienia termin ukończenia i możliwości działania planisty. Jeśli wolisz najpierw samodzielnie poznać system, wypróbuj SkyPlanner na danych demonstracyjnych.