Планування з урахуванням обмежень потужностей: реалістичний план

Головна » Ресурси » Планування з урахуванням обмежень потужностей: реалістичний план

Орієнтовний час читання: 10 хвилин

Планування з урахуванням обмежень потужностей (FCS) призначає технологічні операції доступним виробничим ресурсам у конкретний час. Воно розподіляє роботи з урахуванням потужності обладнання, змін, кваліфікованого персоналу та інструментів, дотримуючись готовності матеріалів і послідовності операцій. У результаті формується графік, що показує, коли кожне виробниче завдання може реально розпочатися та завершитися.

Для фахівця з планування виробництва корисне питання просте: чи можна виконати це замовлення поряд із уже взятими зобов’язаннями? Планування з урахуванням обмежень потужностей виявляє конфлікт і його вплив на дати завершення. Після цього можна обрати, яке зобов’язання змінити або де допоможе додаткова потужність.

Обмежене й необмежене планування: що змінюється у виробничому цеху?

Необмежений план розміщує роботи відповідно до запитуваних дат або припущень щодо часу виконання, допускаючи, що розраховане навантаження перевищує доступність виробничого ресурсу. План з урахуванням обмежень потужностей розподіляє роботи в межах потужності, змодельованої для кожного виробничого ресурсу. Коли цю потужність зайнято, іншій операції потрібен пізніший слот або відповідний альтернативний виробничий ресурс.

Питання планування	Необмежене планування	Планування з урахуванням обмежень потужностей
Чи можуть два виробничі завдання одночасно використовувати один верстат?	Розраховані дати можуть перетинатися, виявляючи перевантаження, яке має усунути фахівець із планування.	Операції займають окремі доступні слоти.
Що відбувається, коли зміну заповнено?	Навантаження може перевищувати доступні години зміни.	Решта роботи переноситься на інший доступний слот.
Де утворюється черга?	Виробничий цех може отримувати роботи, випущені за оптимістичними датами.	Між запланованими операціями виникає час очікування.
Як оцінюється дата постачання?	Розрахунок часу виконання дає цільову дату.	Графік операцій дає дату завершення, засновану на потужностях.
Що змінюється після поломки?	Фахівець із планування узгоджує наявні дати з втраченою потужністю.	Оновлення календаря виробничого ресурсу показує роботи, які потрібно перенести.

MRP розраховує потреби в матеріалах на основі попиту, специфікацій матеріалів та інформації про запаси. Планування операцій визначає, коли виробничі ресурси можуть виконати роботу. Ці функції можуть працювати разом у межах ERP або через підключене програмне забезпечення для планування, а ERP-системи також можуть мати можливості планування з обмеженими виробничими потужностями.

Практична перевага полягає в тому, що конфлікт стає помітним раніше. Якщо верстат втрачає післяобідню зміну, фахівець із планування може побачити, на які операції та зобов’язання щодо постачання це вплине, перш ніж випускати наступні виробничі завдання.

Приклад розрахунку: два верстати й один спільний оператор

Звіт про завантаження верстатів може виглядати прийнятним, хоча план неможливо виконати. Наведена нижче таблиця перевірки здійсненності для спільного оператора робить це приховане обмеження видимим.

У цьому ілюстративному прикладі використовуються два дні, кожен із вісьмома годинами чистого робочого часу з 08:00 до 16:00. Матеріали готові на початку дня 1, а виробничі завдання не мають залежностей. Тривалість включає відповідний резерв часу на налагодження. Кожне виробниче завдання потребує оператора O протягом усього виконання. Завдання B можна призупинити на ніч і відновити без додаткового налагодження. Обраний порядок пріоритетів: A, C, потім B.

Виробниче завдання	Верстат	Тривалість	Спільний ресурс	Цільовий час завершення
A	M1	3 години	Оператор O	День 1, 12:00
B	M1	3 години	Оператор O	День 1, 16:00
C	M2	4 години	Оператор O	День 1, 16:00

M1 має шість годин роботи у восьмигодинній зміні. M2 має чотири. Обидва верстати мають вільний час. Проте оператор O має десять годин роботи й вісім доступних годин: завантаження 125%, а дефіцит потужності становить дві години.

План, що враховує лише верстати, може передбачати виконання A на M1 з 08:00 до 11:00, а C на M2 з 08:00 до 12:00. Для цього O має перебувати у двох місцях протягом трьох годин. Додавання обмеження щодо оператора дає такий здійсненний графік:

Виробниче завдання	Запланований час	Зайняті виробничі ресурси	Статус завершення
A	День 1, 08:00–11:00	M1 і O	Виконується у цільовий строк.
C	День 1, 11:00–15:00	M2 і O	Виконується у цільовий строк.
B	День 1, 15:00–16:00; день 2, 08:00–10:00	M1 і O	Завершується в наступну зміну.

Дві робочі години завдання B переносяться на день 2. Його завершення переноситься з цільового часу 16:00 у день 1 на 10:00 дня 2. Нічна перерва важлива під час повідомлення клієнту переглянутої дати.

Застосуйте таблицю до власних виробничих завдань

Створіть один рядок для кожної операції із зазначенням потрібних виробничих ресурсів, часу обробки, часу налагодження, часу готовності матеріалів, попередника та цільового завершення. Початковий розрахунок навантаження:

Навантаження = час налагодження + кількість × час циклу

Використовуйте однакові одиниці часу. Для 30 деталей по чотири хвилини кожна з 20-хвилинним налагодженням навантаження верстата становить 140 хвилин. Окремо фіксуйте зайнятість оператора: цикл верстата без постійної участі оператора може потребувати праці лише під час налагодження та вивантаження.

Підсумуйте навантаження для кожного виробничого ресурсу, порівняйте його з доступним календарним часом, а потім розмістіть операції на часовій шкалі. Кожна операція потребує одночасно всіх необхідних виробничих ресурсів після часу готовності матеріалів і попередніх операцій. Насамкінець порівняйте заплановане завершення з цільовим. Загальна кількість годин показує дефіцит, а часова шкала виявляє конфлікти одночасного використання ресурсів і очікування.

Дані, потрібні для планування з урахуванням обмежень потужностей

Почніть з одного виробничого потоку та його головного обмеження. Якщо спільний обробний центр визначає результативність постачання, змоделюйте календар цього центру, операції, що передують роботі на ньому, і виробничі ресурси, потрібні для цих операцій. Розширюйте модель у міру її перевірки на фактичних роботах.

Вхідні дані	Що фіксувати	Наслідок неточного значення
Замовлення та пріоритети	Кількість, цільова дата та відносна терміновість	Доступні слоти відводяться не тим зобов’язанням.
Послідовність операцій	Попередники, вимоги до передавання та придатні верстати	Наступний етап починається надто рано або використовує невідповідний верстат.
Час обробки та налагодження	Час виконання, резерв на налагодження та відповідні переналагодження	Запланована робота займає замало або забагато потужності.
Календарі виробничих ресурсів	Зміни, перерви, технічне обслуговування та відсутності	Робота потрапляє на недоступний час.
Кваліфікація та інструменти	Кваліфікований персонал і спільне оснащення, потрібні для кожної технологічної операції	Часовий слот верстата виглядає доступним, але інший необхідний виробничий ресурс зайнятий.
Готовність матеріалів	Час доступності потрібних компонентів	Технологічна операція отримує часовий слот до надходження її матеріалів.
Зворотний зв’язок щодо виконання	Виконана кількість, фактичний прогрес і залишок робіт	Завершені роботи залишаються запланованими, або незавершені втрачають виділену їм потужність.

Моделюйте час роботи обладнання та праці відповідно до процесу. У складальній операції з участю оператора вони можуть бути однаковими. В автоматизованій обробці вони можуть суттєво відрізнятися. Це розмежування може визначити, чи є очевидним вузьким місцем обладнання чи персонал.

Як створювати й оновлювати план з урахуванням обмежень потужностей

1. Визначте обсяг планування. Виберіть замовлення, технологічні операції та горизонт, які потрібно запланувати. Включіть наявні зобов’язання, що вже займають ці виробничі ресурси.

2. Налаштуйте доступні календарі. Укажіть робочий час і запланований простій для обладнання та спільних виробничих ресурсів. Узгоджено використовуйте чистий доступний час і тривалість технологічних операцій.

3. Пов’яжіть технологічні операції та матеріали. Підтвердьте послідовність, придатність виробничих ресурсів і найраніший час готовності матеріалів. Спочатку перевірте вхідні дані для обмеження.

4. Виберіть пріоритети. Визначте, які зобов’язання мають перевагу, коли вони конкурують за потужності. Зберігайте вже запущені або зафіксовані роботи там, де цього вимагає ваш операційний процес.

5. Розмістіть і перевірте технологічні операції. Перегляньте перевантажені виробничі ресурси, час очікування та дати завершення. Простежте прострочене замовлення за його технологічними операціями, щоб визначити обмеження, яке його змістило.

6. Оновлюйте дані за фактичним виконанням. Фіксуйте прогрес, переглянуті тривалості та зміни доступності. Перераховуйте роботи, яких це стосується, і повідомляйте про оновлені зобов’язання.

Пряме планування починається з найранішого доступного старту та визначає дату завершення. Воно допомагає відповісти, коли може бути завершене нове замовлення. Зворотне планування починається з потрібної дати завершення та рухається до попередніх технологічних операцій. Воно допомагає визначити найпізніший можливий старт. Обидва підходи потребують перевірки доступності виробничих ресурсів; зворотний розрахунок може показати, що для досягнення цільової дати роботу потрібно почати до готовності матеріалів.

Коли потужностей бракує, перевірте конкретне рішення

Повернімося до прикладу зі спільним оператором. Другий кваліфікований оператор доступний у день 1 лише з 13:00 до 15:00. Залиште A на 08:00–11:00, а C на 11:00–15:00. Запустіть B на M1 з 13:00 до 16:00: додатковий оператор працює з 13:00–15:00, після чого O перебирає роботу на останню годину. Тепер усі три виробничі завдання виконують свої цільові строки.

Рішенням є дві додаткові години кваліфікованої праці у конкретному часовому вікні. Додатковий час роботи обладнання не усуне початковий конфлікт із персоналом.

Інші варіанти включають придатну альтернативну машину, переглянуту послідовність, поділ партії або змінене зобов’язання щодо поставки. Перевіряйте кожен варіант щодо виробничих ресурсів, які він фактично змінює. Поділ партії може додати роботу з налагодження; перенесення технологічної операції може вимагати іншого оснащення. Зафіксуйте нову дату завершення та будь-яке додаткове навантаження, перш ніж затверджувати зміну.

Що перевіряти в програмному забезпеченні для планування з урахуванням обмежень потужностей

Для оцінювання програмного забезпечення візьміть невеликий репрезентативний набір замовлень, технологічний маршрут і календарі виробничих ресурсів. Попросіть показати розклад технологічних операцій і причину перенесення виробничого завдання.

Перевірка	Що показує корисний результат
Заплануйте два виробничі завдання, яким потрібен один спільний виробничий ресурс	Окремі резервування виробничого ресурсу та відповідні часи завершення.
Затримайте потрібний матеріал	Технологічна операція, якої це стосується, переноситься після нового часу доступності, а подальші наслідки є видимими.
Скасуйте зміну або зафіксуйте відсутність	Втрачена потужність змінює відповідні роботи та прогноз поставок.
Додайте термінове замовлення	Переглянуту послідовність визначають пріоритети, обрані фахівцем із планування.
Збережіть зафіксовану технологічну операцію	Переглянутий план дотримується зобов’язання, переміщуючи навколо нього роботи, які можна перенести.
Порівняйте додаткові потужності	Додатковий виробничий ресурс у потрібному місці змінює відповідні дати завершення.

Повторіть перевірки з моделлю залучення праці, яку використовує ваш завод. Модель, що враховує роботи з постійною участю оператора, також має відображати вимоги до персоналу лише для налагодження або до спільного оснащення, якщо вони у вас застосовуються. Перегляньте замовлення по всьому його технологічному маршруту, зокрема очікування між робочими місцями.

Застосуйте метод зі SkyPlanner

SkyPlanner APS — це програмне забезпечення для розширеного планування та складання графіків для дискретних виробництв. Його Arcturus AI планує виробничі завдання на виробничі ресурси з урахуванням доступності матеріалів, змін, пріоритетів і дат поставки. Інтерактивна часова шкала Gantt показує план, а автоматичне перепланування допомагає враховувати зміни у виробництві.

Ознайомтеся з програмним забезпеченням SkyPlanner для планування виробництва зі ШІ, щоб побачити, як ці вхідні дані перетворюються на виробничий план. SkyPlanner інтегрується з будь-якою системою ERP або MES через свій відкритий REST API, поєднуючи процес планування з наявними системами.

Почніть безкоштовну 30-денну пробну версію з демонстраційними даними або скориставшись шляхом Getting Started із підтримкою ШІ в SkyPlanner Assistant. Скористайтеся наведеними вище питаннями для оцінювання, щоб у наступній розмові зосередитися на обмеженнях, які визначають дати поставки вашого виробництва.

Поширені запитання

Чи є планування з урахуванням обмежень потужностей тим самим, що й планування виробничих потужностей?

Планування виробничих потужностей оцінює, чи можуть доступні виробничі ресурси покрити очікуваний попит за певний період. Планування призначає окремі технологічні операції на певний час і виробничі ресурси. Тижневий баланс потужностей може виглядати прийнятним, хоча один інструмент потрібен для двох технологічних операцій у вівторок вранці; скористайтеся таблицею, щоб проаналізувати це накладання.

Чи завжди планування з урахуванням обмежень потужностей створює оптимальний план?

Здійсненний план є відправною точкою для оптимізації. Кілька здійсненних послідовностей можуть забезпечувати різні результати щодо поставок і сумарного часу налагодження. Виберіть ціль, яку хочете покращити, а потім порівняйте результати, зберігаючи ті самі обмеження виробничих ресурсів.

Чи можна використовувати планування з урахуванням обмежень потужностей в Excel?

Excel може моделювати невелику чергу з простими календарями виробничих ресурсів. Він корисний для випробування таблиці з вашими власними тривалостями. Розгляньте програмне забезпечення для планування, коли підтримка залежностей між технологічними операціями, спільних виробничих ресурсів і повторюваних змін потребує значної ручної роботи.

Що відбувається, коли замовлення не вдається виконати до встановленої дати?

Визначте виробничий ресурс, що спричиняє затримку, і перевірте конкретну зміну. Наприклад, додатковий персонал допомагає лише тоді, коли працівник має належну кваліфікацію та доступний під час конфліктної технологічної операції. Перш ніж брати нове зобов’язання щодо поставки, підтвердьте переглянутий час завершення.

Як планування з урахуванням обмежень потужностей працює з ERP або MES?

ERP може надавати замовлення та основні виробничі дані, тоді як MES може надавати зворотний зв’язок щодо виконання. Планування використовує ці вхідні дані для оновлення розкладу технологічних операцій. Для інтеграційного проєкту узгодьте, яка система надає кожен тип даних і як завершені або змінені роботи повертаються до процесу планування.