Стандарт mrpii. структура и основные принципы работы систем, поддерживающих этот стандарт

В конце 60-х годов, в связи с бурным развитием вычислительной техники, ее возможности перестали быть востребуемы только отдельными наукоёмкими отраслями, компьютерные системы прочно входили в повседневную деловую жизнь. Повсюду начались активные попытки оптимальной автоматизации и информатизации бизнеса, создавались новые концепции управления и совершенствовались уже существующие. Основными целями автоматизации производственных компаний являлись: точный расчет актуальной себестоимости продукции, ее анализ, понижение затрат в процессе производства и повышение производительности в целом, благодаря эффективному планированию производственных мощностей и ресурсов. Результатом оптимизации этих параметров являлись понижение конечной цены готовых изделий и повышение общей производительности, что соответственно немедленно отражалось на конкурентноспособности и рентабельности компании. В результате поиска решений в области автоматизации производственных систем родилась парадигма планирования потребностей в материалах (MRP). По сути, MRP-методология представляет собой алгоритм оптимального управления заказами на готовую продукцию, производством и запасами сырья и материалов, реализуемый с помощью компьютерной системы. Другими словами, MRP система позволяла оптимально загружать производственные мощности, и при этом закупать именно столько материалов и сырья, сколько необходимо для выполнения текущего плана заказов и именно столько, сколько возможно обработать за соответствующий цикл производства. Тем самым планирование текущей потребности в материалах позволяло разгрузить склады как и сырья и комплектующих (сырье и комплектующие закупались ровно в том объеме, который можно обработать за один производственный цикл и поступались прямо в производственные цеха), так и склады готовой продукции (производство шло в строгом соответствии с принятым планом заказов, и продукция, относящаяся к текущему заказу, должна быть произведена ровно к сроку его исполнения (отгрузки)). Собственно методология MRP является реализацией двух известных принципов JIT (Just In Time – Вовремя заказать) и KanBan (Вовремя произвести). Разумеется, идеальная реализация концепции MRP невыполнима в реальной жизни. Например, из-за возможности срыва сроков поставок по различным причинам и последующей остановки производства в результате этого. Поэтому в жизненных реализациях MRP-систем на каждый случай предусмотрен заранее определенный страховой запас сырья и комплектующих (safety stock), объем которого определяется компетентным руководством компании.

После появления концепции MRP, казалось бы, все основные проблемы производства были решены, активно создавались и продавались компьютерные программы, реализующие ее нехитрые принципы. Однако в процессе дальнейшего анализа существующей ситуации в мировом бизнесе и ее развития, выяснилось, что всю большую составляющую себестоимости продукции занимают затраты напрямую не связанные с процессом и объемом производства. В связи с растущей от года к году конкуренцией, конечные потребители продукции становятся все более “избалованными”, ощутимо увеличиваются затраты на рекламу и маркетинг, уменьшается жизненный цикл изделий. Всё это требует пересмотрения взглядов на планирование коммерческой деятельности. Отныне нужно не “что-то производить и стараться потом продать”, а “стараться производить, то, что продается”. Таким образом, маркетинг и планирование продаж должны быть непосредственно связаны с планированием производства. Исходя из этих предпосылок, и зародилась новая концепция корпоративного планирования. Концепция MRPII.

Очевидно, на любом производственном предприятии существует набор стандартных принципов планирования, контроля и управления функциональными элементами. Такими элементами являются производственные цеха, функциональные отделы, аппарат руководства и т.д. Давайте на основании этих принципов, попытаемся создать замкнутую логическую систему, которая позволяет отвечать на следующие тривиальные вопросы:

Что мы собираемся производить?
Что для этого нужно?
Что мы имеем в данный момент?
Что мы должны получить в итоге?

Эти, на первый взгляд простые вопросы всегда должны иметь ясные ответы для руководящего состава любого коммерческого (производственного и непроизводственного) предприятия. Одной из основ эффективной деятельности любого предприятия является правильно поставленная система планирования. Собственно, она и призвана содействовать ответам на эти вопросы.

Эта система планирования должна чётко отвечать на вопрос: "Что нам конкретно нужно в тот или иной момент времени в будущем?". Для этого она должна планировать потребности в материале, производственные мощности, финансовые потоки, складские помещения и т.д., принимая во внимание текущий план производства продукции (или услуг - здесь и далее) на предприятии. Назовем такую систему системой планирования ресурсов предприятия, или же MRPII-системой (Manufacturing Resource Planning System. Окончание аббревиатуры - римская цифра "II" не несет никакого лексического смысла, впрочем, ниже мы объясним историю возникновения этого окончания)

Таким образом, MRPII-система должна состоять из следующих функциональных модулей:

Планирование развития бизнеса (Составление и корректировка бизнес-плана)
Планирование деятельности предприятия
Планирование продаж
Планирование потребностей в сырье и материалах
Планирование производственных мощностей
Планирование закупок
Выполнение плана производственных мощностей
Выполнение плана потребности в материалах
Осуществление обратной связи

Схематический план работы MRPII-системы можно отобразить следующей диаграммой:

Рисунок 1. Схематический план работы MRPII-системы.

Модуль планирования развития бизнеса определяет миссию компании: её нишу на рынке, оценку и определение прибылей, финансовые ресурсы. Фактически, он утверждает, в условных финансовых единицах, что компания собирается произвести и продать, и оценивает, какое количество средств необходимо инвестировать в разработку и развитие продукта, чтобы выйти на планируемый уровень прибыли. Таким образом, выходным элементом этого модуля является бизнес-план.

Модуль планирования продаж оценивает (обычно в единицах готового изделия), какими должны быть объем и динамика продаж, чтобы был выполнен установленный бизнес-план. Изменения плана продаж, несомненно, влекут за собой изменения в результатах других модулей.

Модуль планирования производства утверждает план производства всех видов готовых изделий и их характеристики. Для каждого вида изделия в рамках выпускаемой линии продукции существует своя собственная программа производства. Таким образом, совокупность производственных программ для всех видов выпускаемых изделий, представляет собой производственный план предприятия в целом.

Модуль планирования потребности в материалах (или видах услуг - "здесь и далее") на основе производственной программы для каждого вида готового изделия определяет требуемое расписание закупки и/или внутреннего производства всех материалов комплектующих этого изделия, и, соответственно, их сборку.

Модуль планирования производственных мощностей преобразует план производства в конечные единицы загрузки рабочих мощностей (станков, рабочих, лабораторий и т.д.)

Модуль обратной связи позволяет обсуждать и решать возникающие проблемы с поставщиками комплектующих материалов, дилерами и партнерами. Тем самым, этот модуль собственно и реализует знаменитый "принцип замкнутой петли" (Closed loop principle) в системе. Обратная связь особенно необходима при изменении отдельных планов, оказавшихся невыполнимыми и подлежащих пересмотрению.

Составление производственного плана (Master Production Schedule) и общего плана деятельности (Production plan)

На самом деле, логика работы MRPII системы достаточно проста. Рассмотрим её на конкретном примере. Первым этапом является составления плана деятельности предприятия. Для этого, сначала определим производственную программу (Master Production Schedule-MPS) в виде следующего выражения: "Мы будем производить 30 автомобилей в неделю". Далее, при определении плана деятельности, мы принимаем во внимание следующие факторы:

Текущий инвентарный запас изделий на складе
Определение необходимого количества поддерживаемого инвентарного запаса на складе в тот или иной момент времени в течение всего периода планирования.
Прогнозы продаж автомобилей на планируемый период

Следующая таблица, представляет собой типичный план деятельности предприятия:

Дата
(конец месяца)

План продаж

План производства (MPS)

Объем запасов

31.03

По плану

Реальный

30.04

По плану

Реальный

30.6

По плану

Реальный

Рисунок 2: План деятельности предприятия

Далее, на рисунке 4, показан типичный бизнес-план, который, по сути, является отображением плана деятельности, только в финансовом эквиваленте.

Дата
(конец месяца)

План продаж

План производства
(MPS)

Объём запасов

31.3

По плану

6000

Реально

30.4

По плану

3000

3500

6500

Реально

2500

3600

7100

31.5

По плану

3000

3500

7000

Реально

3800

3200

6500

30.6

По плану

3000

3500

7500

Реально

3200

3700

7000

31.12

По плану

3000

3500

10500

Реально

Рисунок 3. Бизнес-План

Полный бизнес-план на производственном предприятии, разумеется, включает в себя затраты на новые разработки и развитие, а также ряд других затрат, напрямую не связанных с производством и продажами, но нам для начала достаточно рассмотреть его облегченный вариант. С точки зрения MRPII-системы, план деятельности и бизнес-план не являются независимыми, и, каждый раз, при обновлении плана деятельности, вносятся изменения и в бизнес-план. На основании главной программы производства ("Что мы собираемся производить?"), MRPII-система составляет инвентарный список (Bill of materials file) материалов-комплектующих("Что для этого нужно?") и, сравнивая его с инвентарными запасами имеющимися в наличие (на складе или в позициях активных заказов - "Что мы имеем в данный момент?"), определяет потребность в материалах ("Что мы должны приобрести?").

Следующий список представляет собой пример инвентарного списка комплектующих для простого автомобильного двигателя:

Инвентарный номер

Наименование материалов-комплектующих

Кол-во

789887

Блок цилиндров

678767

Коленчатый вал

678776

Поршень в сборе

787987

Поршень

789877

Кольцо поршневое

...........

.........................

................

............

.............

...

567765

Свеча зажигания

Рисунок 4. Пример инвентарного списка материалов-комплектующих

Такой инвентарный список обычно называется списком с отступом. Это означает тот факт, что элементы списка высшего уровня (комплектующие высшего порядка) располагаются левее, чем их составляющие - комплектующие более низкого порядка. На основании инвентарных списков происходит планирование потребностей в материалах.

Планирование потребностей в материалах (MRP - Materials Requirements Planning)

Модуль планирования потребностей в материалах (MRP - Materials Requirements Planning) исторически является тем самым зерном, из которого выросла концепция MRPII (Manufacturing Resources Planning, Римская цифра "II" появилась на конце ввиду аналогичности аббревиатур с MRP). Цель этого модуля - так спланировать поставку всех комплектующих, чтобы исключить простои производства и минимизировать запасы на складе. Уменьшение запасов материалов-комплектующих, кроме очевидной разгрузки складов и уменьшения затрат на хранение дает ряд неоспоримых преимуществ, главное из которых - минимизация замороженных средств, вложенных в закупку материалов, не сразу идущих на конвеер, а подолгу дожидающихся своей участи.

Входными элементами MRP-модуля являются:

Описание состояния материалов (Inventory Status File)
Этот элемент является основным входным элементом MRP-модуля. В нем должна быть отражена максимально полная информация о всех типах сырья и материалах-комплектующих, необходимых для производства конечного продукта. В этом элементе должен быть указан статус каждого материала, определяющий, имеется ли он на руках, на складе, в текущих заказах или его заказ только планируется, а также описания, его запасов, расположения, цены, возможных задержек поставок, реквизитов поставщиков. Информация по всем вышеперечисленным позициям должна быть заложена отдельно по каждому материалу, участвующему в производственном процессе.
Программа производства (Master Production Schedule)
Этот элемент представляет собой оптимизированный график распределения времени для производства необходимой партии готовой продукции за планируемый период или диапазон периодов.
Перечень составляющих конечного продукта (Bills of Material File)
Этот элемент представляет собой список материалов и их количество, требуемое для производства конечного продукта. Таким образом, каждый конечный продукт имеет свой перечень составляющих. Кроме того, здесь содержится описание структуры конечного продукта, т.е. он содержит в себе полную информацию по последовательности его сборки. Чрезвычайно важно поддерживать точность всех записей в этом элементе и соответственно корректировать их всякий раз при внесении изменений в структуру и\или технологию производства конечного продукта.

Принцип работы MRP-модуля состоит в следущем:

Для каждого отрезка времени (обычно таким отрезком являются неделя или сутки) в течение всего периода планирования на основании инвентарных списков, плана производства и текущих запасов на складе создаётся полная потребность в материалах. Она представляет собой интегрированную таблицу, выражающую потребность в каждом материале, (суть элементе списка) в каждый конкретный момент времени.
Далее, вычисляется чистая потребность. Это делается путем вычитания из полной потребности тех материалов-комплектующих, которые имеются в текущих запасах или занесены, в качестве позиций, в активные заказы. Другими словами, чистая потребность определяет: какое количество материалов нужно заказать (или произвести, в случае внутреннего производства комплектующих) в каждый конкретный момент времени, чтобы удовлетворить текущие потребности производственного процесса.
Последний этап работы заключается в том, что чистая потребность в материалах конвертируется в соответствующий план заказов на требуемые материалы и, в случае необходимости, вносятся поправки в уже действующие планы. При этом строго учитывается время выполнения каждого заказа, другими словами MRP-система, автоматически составляя план заказов, руководствуется известным временем выполнения каждого из них (lead time). Это время, как правило, определяется Поставщиком данного материала. Этот план заказов является руководящим документом отдела закупок.

Итак, результатами работы MRP-модуля являются следующие основные элементы:

План Заказов (Planned Order Schedule)
Этот элемент определяет, какое количество каждого материала должно быть заказано в каждый рассматриваемый период времени в течение срока планирования. План заказов является руководством для дальнейшей работы с поставщиками и, в частности, определяет производственную программу для внутреннего производства комплектующих, при наличии такового.
Изменения к плану заказов (Changes in planned orders)
Этот элемент несёт в себе модификации к ранее спланированным заказам. Некоторые заказы могут быть отменены, изменены или задержаны, а также перенесены на другой период.

Планирование потребностей в производственных мощностях (CRP-Capacity Requirements Planning) b>

Для того чтобы производственная программа была осуществима, необходимо, чтобы имеющиеся в наличие производственные мощности смогли обработать то количество сырья и материалов-комплектующих, которое предписывает составленный MRP модулем план заказов, и изготовить из них готовые изделия. Собственно MRP-план является основным входным элементом модуля планирования потребностей в производственных мощностях (CRP-модуля). Другим немаловажным входным элементом является технологическая схема обработки/сборки конечного готового изделия (routing plan). Эта схема является определенной таблицей, аналогичной инвентарному списку, только с точки зрения этапов обработки и их длительности, а не комплектующих и их количества. На рисунке 5 представлена типичная технологическая схема обработки. Обычно, производственные мощности предприятия классифицируются на производственные единицы (work center). Такой производственной единицей может быть станок, инструмент, рабочий и т.д. Результатом работы CRP-модуля является план потребности в производственных мощностях (Capacity requirements plan). Этот план определяет, какое количество стандартных часов должна работать каждая производственная единица, чтобы обработать необходимое количество материалов.

Шаг

Номер производственной единицы

Название работы

Название производственной единицы

Кол-во рабочих часов

456676

Расточка

Токарный станок

56787, 345

Шлифовка

2.1 56787 Станочн.
шлиф. Шлифовальный станок

345

Ручн Шлиф

Рабочий Петров Е. Н.

....

...

Рисунок 5. Технологическая схема обработки/сборки готового изделия (routing plan)

Также очень важно заметить, что модули MRPII-системы являются четко и однозначно взаимосвязанными (Lock step principle). Это в свою очередь означает собой тот факт, что в любом случае, если потребности в материалах (MRP-план, являющийся следствием изначально составленной программы производства (MPS)) не могут быть удовлетворены ни за счет внутреннего производства, ни за счет закупок на стороне, в план производства, очевидно, должны быть внесены изменения. Однако подобные явления должны быть исключениями. Одной из основных задач является составление успешного производственного плана с самого начала.

На рисунке 6 представлен сокращенный вариант типичного плана потребности в производственных мощностях. Этот план является выходным элементом CRP-модуля.

План потребности в производственных мощностях. Производственная единица № 1500

Номер материала

Номер заказа на пр-во

Кол-во

1.03.99

2.03.99

3.03.99

4.03.99

5.03.99

91234

12378

3.5

80902

9870

500

16.5

Суммарное количество часов

294

201

345

210

286

Рисунок 6. Пример плана потребности в производственных мощностях на примере одной производственной единицы.

Таким образом, заметим еще раз: если в результате работы CRP-модуля установлено, что MRP-план неосуществим, то производственная программа(MPS) должна быть пересмотрена, более того, вероятно, необходимо пересмотреть весь план деятельности. Однако важно осознавать, что такой шаг должен быть сделан в самом крайнем случае, так как планировщик, работающий с CRP-системой должен быть компетентен и сам осознавать производственные возможности своего предприятия, понимая, что задача компьютера - лишь оптимально распределить загрузку производственных мощностей на период планирования. Тем самым, планировщик должен стараться определить и опротестовать заведомо неосуществимый MRP-план, до отправления его в CRP-систему, или найти пути для расширения производственных мощностей до необходимого уровня.

Контроль выполнения производственного плана. Контрольные отчёты по производительности и потреблению (input/output reports)

В тот момент, когда определено, что план потребностей в производственных мощностях может быть осуществлен, начинает функционировать контроль поддержания установленной производительности. Для этого в течение всего срока планирования системой регулярно создаются контрольные отчеты по производительности (Output control reports). Пример такого отчета приведен на рисунке 7.

Контрольный отчёт для производственной единицы №1500. Дата отчета - 23.05.1999,Пн

Единица измерения – Стандартный час работы

Статус/Дата

2.05.99

9.05.99

16.05.99

23.05.99

По плану

270

Реально

250

220

190

Отклонение

-20

-70

-150

Рисунок 7. Пример контрольного отчета по производительности. Установленный период создания отчетов - 1 неделя.

Из вышеприведенного контрольного отчета становится видно, что отклонение реального темпа производства от производственного плана в первую неделю составляло 20 часов, во вторую-50 и в третью - 80 часов работы. Таким образом, суммарное отклонение достигло 150 стандартных часов.

Для адекватной работы системы необходимо определить величину допустимого отклонения от плана производства. Например, если установлено, что величина допустимого отклонения на начало третьей недели равна половине планового недельного количества часов, то для примера на рисунке 7 это отклонение будет равняться 135 часам. И, в тот момент, когда величина реального отклонения превышает 135 часов, система сигнализирует о необходимости немедленного вмешательства в работу данной производительной единицы, и принятия мер к повышению ее производительности, вплоть её выхода на плановый уровень. Такими мерами может быть привлечение дополнительных рабочих, допустимое увеличение общего времени её работы и т.д.

Кроме контрольных отчетов производительности, для каждой производительной единицы существуют контрольные отчеты потребления материалов-комплектующих. Эти отчеты существуют для быстрого определения ситуаций, когда та или иная производительная единица не развивает плановой мощности из-за недостаточного снабжения материалами. Контрольный отчет потребления внешне абсолютно идентичен с отчетом, изображенным на рисунке 7, только вместо соотношения плановых и реальных часов работы, в нем отображается разница между реальным и плановым потреблением материалов рассматриваемой производственной единицей.

Списки операций (Dispatch lists)

Еще одним необходимым документом, регулярно (как правило, ежедневно) создаваемым MRPII-системой является список операций (operation lists). Списки операций обычно формируются в начале дня и передаются (или пересылаются) мастерам соответствующих производственных цехов. В этих документах отображена последовательность проведения рабочих операций над сырьем и комплектующими материалами на каждой производственной единице и их длительность. Списки операций позволяют каждому мастеру получать актуальную информацию, и фактически делают его частью MRPII-системы. На рисунке 8 изображен пример списка операций для одной из производственных единиц.

Список операций для производственной единицы № 1500 (Токарный станок), на 23.05.99

Номер производственного

Заказа

Инвентарный номер материала

Количество материала

Дата обработки по плану пр-ва

Количество часов обработки

17678

98769

20.05.99

3.5

16789

89769

500

23.05.99

19.2

18784

56307

1100

23.05.99

28.6

67830

78567

500

23.05.99

16.5

47890

87300

120

26.05.99

8.4

Суммарное количество часов

76.2

Рисунок 8. Пример списка операций

Как видно из таблицы, приведенный список определяет приоритет выполнения операций. Например, запоздавший по каким-то причинам производственный заказ от 20.05, был поставлен MRPII-системой в очередь первым. И наоборот, заказ от 26.05.99 имеет минимальный приоритет. Сразу стоит отметить, что список операций НЕ является суточным планом (это очевидно хотя бы из того, что суммарное количество часов превышает 24), а является лишь законом для мастера, определяющим последовательность и содержание производственных операций.

Обратная связь (feedback) и её роль в MRPII-системе

Чрезвычайно важно обратить внимание на функции обратной связи (feedback) в MRPII-системе. Например, если Поставщики не способны поставить материалы-комплектующие в оговоренные сроки, они должны послать отчет о задержках, сразу, как только они узнают о существовании этой проблемы. Обычно, стандартная компания имеет большое количество просроченных заказов с поставщиками. Но, как правило, даты этих заказов не отражают в достаточной степени дат реальной потребности в этих материалах. На предприятиях же, управляемых системами класса MRPII, даты поставки являются максимально близкими к времени реальной потребности в поставляемых материалах. Поэтому крайне важно заранее поставить систему в известность о возможных проблемах с заказами. В этом случае система должна сгенерировать новый план работы производственных мощностей, в соответствии с новым планом заказов. В ряде случаев, когда задержка заказов далеко не является исключением, в MRPII-системе задаётся объем минимального поддержания запасов "ненадежных" материалов на складе (safety stock).

В настоящее время, системы MRPII класса прочно входят в жизнь крупных и средних производственных организаций. Основной и эффективной чертой этих систем является возможность планировать потребности предприятия на короткие промежутки времени (недели и даже дни) и осуществлять обратную связь (например, автоматически изменять ранее построенные планы производства при сбоях поставок или поломке оборудования) внося в систему данные о проблемах в реальном времени.

Алгоритм работы MRPII-системы нацелен на внутреннее моделирование всей области деятельности предприятия. Его основная цель - учитывать и с помощью компьютера анализировать все внутрекоммерческие и внутрепроизводственные события: все те, что происходят в данный момент и все те, что запланированы на будущее. Как только в производстве допущен брак, как только изменена программа производства, как только в производстве утверждены новые технологические требования, MRPII-система мгновенно реагирует на произошедшее, указывает на проблемы, которые могут быть результатом этого и определяет, какие изменения надо внести в производственный план, чтобы избежать этих проблем или свести их к минимуму. Разумеется, далеко не всегда реально полностью устранить последствия того или иного сбоя в производственном процессе, однако MRPII-система информирует о них за максимально длительный промежуток времени, до момента их возникновения.

Таким образом, предвидя возможные проблемы заранее, и создавая руководству предприятия условия для предварительного их анализа, MRPII-система является надежным средством прогнозирования и оценки последствий внесения тех или иных изменений в производственный цикл.

Любая MRPII-система обладает определенным инструментарием для проведения планирования. Нижеперечисленные системные методологии - являются фундаментальными рычагами управления любой MRPII-системы:

Методология расчёта и пересчета MRP и CRP планов.
Принцип хранения данных о внутрипроизводственных и внутрекоммерческих событиях, которые необходимы для планирования.
Методология описания рабочих и нерабочих дней для планирования ресурсов.
Установление горизонта планирования (planning horizon)

Эти методологии и принципы не являются универсальными и определяются исходя из постановки конкретной задачи, применительно к конкретному коммерческому предприятию.

Стандарты корпоративного планирования, как и любые стандарты со временем проходят через процесс эволюции. С годами в мире меняются принципы управления бизнесом и, соответственно, изменяются подходы к корпоративному планированию. В последнее десятилетие гиганты мировой индустрии распространили по всему миру сеть своих удаленных производственных и непроизводственных объектов управления, значительно усложнилась организационная структура самих крупных компаний и холдингов. Это в свою очередь повлекло за собой увеличение управленческих издержек и затрат на поддержание сложных и запута