Transcript HH Řízení výroby

Řízení výroby
Ivan Gros
[email protected]
Řízení výroby - pojetí
Dodavatelé
výrobků a
služeb
Výrobce
finálních
výrobků
Konečný
zákazník
Výrobní proces:
Souhrn technologických a logistických operací jejichž
realizace je nezbytná pro výrobu výrobku v
požadovaném množství, kvalitě, stanoveném
termínu a požadovaných nákladech
Výrobní proces – příklady operací
• technologické:
filtrace, soustružení, lisování, obrábění,
pasterace nápojů, kvašení, sušení, mletí…
• logistické:
doprava mezi operacemi, skladování
polotovarů, balení, kompletace objednávek, …
Výrobní proces – dekompozice
Výrobní
proces
Výrobní
stupně
Výrobní
operace
Technologické
operace
Logistické
operace
Výrobní proces – vymezení rámce
Výrobní proces
Sklad
surovin
Výrobní
stupeň
1
Výrobní … Výrobní
stupeň
stupeň
2
k
Kontrola
jakosti
Sklad
výrobků
Výrobní proces začíná vstupem surovin, dílů,
komponent do první výrobní operace a končí
předáním výrobku po technické kontrole na
sklad hotových výrobků
Výrobní proces – vymezení rámce
Výrobní proces
Sklad
surovin
Výrobní
stupeň
1
Výrobní … Výrobní
stupeň
stupeň
2
k
Kontrola
jakosti
Sklad
výrobků
V případech, kdy je skladování suroviny součástí technologického
procesu – homogenizace suroviny začíná výroba uložením surovin na
sklad
Výrobní proces
Sklad
surovin
Výrobní
stupeň
1
Výrobní … Výrobní
stupeň
stupeň
2
k
Kontrola
jakosti
Sklad
výrobků
V případech, kdy je skladování výrobků součástí technologického
procesu – homogenizace výrobku, zraní, poslední operace – zahrnuje
se sklade mezi výrobní stupně
Výrobní proces – klasifikace
Podle charakteru technologického procesu:
Technologický
proces
mechanicko-technologický
chemicko-technologický
biochemický
energetický
Podle organizace hmotných toků:
kusová
sériová
hromadná
Hmotné toky
ve výrobním
procesu
kontinuální
po dávkách
(diskontinuální)
V sériových a diskontinuálních výrobách postupuje
výrobní proces po diskrétních množstvích , výrobních
dávkách
Výrobní dávka:
Množství výrobku postupujícího najednou výrobními
operacemi
Výrobní série (kampaň, šňůra…) :
Počet (množství) výrobních dávek výrobku vyráběného
nepřetržitě za sebou - výrobní série může být jedna nebo
několik dávek
Podle velikosti dávek a podle toho, zda se jejich velikost v průběhu
výrobního procesu mění odlišujeme
Postupný způsob organizace výroby
Velikost dávky q = 1, po skončení i-té operace na j-tém
výrobku přechází na j+1. operaci….
Souběžný způsob organizace výroby
Velikost dávky q > 1, po skončení i-té operace na q
výrobcích přechází celá dávka na j+1. operaci….
Smíšený způsob organizace výroby
Velikost dávky q se pružně mění z operace na operaci
tc délka výrobního cyklu ts sled dávek ti trvání operací q velikost dávky
t1
Operace 1
t2
Operace 2
t3
Operace 3
t4
Operace 4
Postupný způsob organizace výroby
ts
ts=ti,max=t2
q=1
tc =S ti = t1 + t2 + t3 + t4
Nejkratší délka výrobního cyklu
Nízké časové využití operací
Sled dávek je dán trváním nejdelší operace
Operace 1
Operace 2
Operace 3
Operace 4
Souběžný způsob organizace výroby
ts
ts= q . ti,max
…
q>1
tc =qS ti
Délka výrobního cyklu dávky úměrná její velikosti
Prostoje operací delší, lze je využít pro jiné výrobky
Sled dávek je dán
trváním nejdelší operace . velikost dávky
Operace 1
Operace 2
Operace 3
Operace 4
Smíšený způsob organizace výroby
q1 =2
q2 =2
q3 =4
Výrobní cyklus liché várky
q4 =4
Výrobní cyklus sudé várky
Odlišné délky výrobního cyklu lichých a sudých
dávek
Kompromis mezi předcházejícími organizacemi –
výrobní cykly kratší, zlepšení časového využití
zařízení
Velikost výrobní dávky v diskontinuálních,
seriových výrobách
Úroveň
služeb
Náklady
na
distribuci
Pružnost služeb
Úplnost služeb
Termín vyřízení
objednávky
Stav zásob
polotovarů
Délka výrobního
cyklu
Velikost
výrobní dávky
Výrobní
náklady
Náklady na
objednávky
Podíl na
trhu
Využití výrobního
zařízení
Zisk
Tržby
Velikost dávky q a délka výrobního cyklu tc
T délka plánovacího období
D očekávaná poptávka
tc
Počet dávek
q
D/q
Délka výrobního cyklu tc = T.q /D
Velikost dávky Q a využití výrobního zařízení
f/F
F využitelný časový fond v plánovacím období
tz časové ztráty (seřízení linky, čistění….)
Doba výrobní činnosti f = F – D . t z / q
q
Časové využití linky
f/F
Velikost dávky q a zásoba polotovarů Z
Z
q
X
Průměrná
zásoba
x = q.T.c / 2
q/2
T
c výrobní náklady polotovaru
X stav zásob v naturálních jednotkách
Využití výrobního zařízení a délka výrobního cyklu
t
c
q3
q2
q1
100 f / F
tc = T.q /D
q = tc . D / T
f = F – D . tz / q
f = F – T . t z / tc
Problémy řízení výroby:
Pravidlo 6W
WHY?
Proč vyrábět?
WHO?
Kdo vyrábí?
WHAT?
Co vyrábět?
Lokalizace
předmětu
výroby
WHERE?
Kde vyrábět?
Lokalizace v
místě
WHICH
METHOD?
Jak vyrábět?
Lokalizace
výrobních
prostředků
Volba
technologie,
pracovních
postupů
WHEN?
Kdy vyrábět?
Lokalizace v
čase
Plánování výroby
Krok
Výstup
Cíl, obsah
1
Plán
distribuce
DRP
Kolik, kam, kdy a v
jaké kvalitě, v
jakém balení dodat
Požadavky na informace
Potvrzené objednávky
Předpovědi poptávky
2
Plán výroby Kolik, kdy, kde a v
MPS
jaké kvalitě vyrobit
Stav zásob výrobků v
distribučním řetězci
Termíny vyřízení objednávek
3
Plán
Kolik, kdy, kde a v
zásobování jaké kvalitě
MRP
nakoupit
Normy spotřeby, kusovníky,
stav zásob polotovarů, surovin
4
Plán
kapacit
CRP
Bilance, hrubé
Kapacitní normy
rozvrhování kapacit Průběžné doby výroby
Výrobní postupy
Plán oprav
Plánování výroby
Krok
Výstup
Obsah
2.1
Plán výroby
MPS
Rámcový plán výroby
Roční časový horizont
Podniková úroveň
2.2
Prováděcí
plán
2.3
Operativní
řízení
výroby
Rozpis výrobních úkolů v čase,
místě
Časový horizont 1–3 měsíce
Úroveň závody, dílny…
Zpracování výrobních příkazů
na
dekády, týdny,pracoviště,
výrobní linky, stroje, pracovníci
VÝROBA
2.4
Nové
operativní
příkazy
Návrh změn rozpisu plánu,
výběr optimální varianty
Požadavky na informace
Plán distribuce DRP
Stav zásob hotových výrobků
Roční plán výroby
Termíny plnění objednávek
Kapacitní normy
Průběžné doby výroby
Výrobní postupy
Plán oprav
Aktuální stav plnění plánu
Údaje o skutečném průběhu
výroby, stav plnění zakázek
Dopředné plánování - cíl:
každou operaci ukončit co nejdříve
Podmínka: výrobní proces lze přerušit
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16
t1
operace 1
operace 2
operace 3
operace 4
Termíny vyřízení
objednávek
t2
Harmonogram
průběhu
realizace
objednávek
t3
t4
dávka 1
dávka 2
dávka 3
Zpětné plánování – východiskem jsou termíny vyřízení objednávek
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16
operace 1
Nerealizovatelné!
operace 2
operace 3
operace 4
Termíny vyřízení
objednávek
Harmonogram
průběhu
realizace
objednávek
Zpětné plánování – východiskem jsou termíny vyřízení objednávek
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16
operace 1
operace 2
operace 3
operace 4
Termíny vyřízení
objednávek
Harmonogram
průběhu
realizace
objednávek
Optimální pořadí
Výroba výrobků je sledem výrobních operací, výrobních stupňů
Každý výrobek může vyžadovat jiné operace, jiný sled operací
Několik výrobků se vyrábí na jedné lince
Trvání stejných operací u různých výrobků může být odlišné
Problém plánování:
Jak řadit výrobky na jednotlivé operace, kdy a v
jakém sledu v čase
Kritérium optima:
Minimalizace časových prostojů u operací
Výroba plánovaných výrobků v nejkratším možném čase
Minimalizace výrobních nákladů
Optimální pořadí
Formulace problému
Máme vyrobit i = 1, 2, …m výrobků, pro jejichž realizaci je třeba
uskutečnit j = 1, 2, …n operací
Známe trvání j-té operace na i-tém výrobku tij
Základní časové údaje pro plánování:
Operace 1.
Operace 2.
Zahájení ité operace
na k-tém
výrobku skj
Trvání i-té
operace na
k-tém
výrobku tkj
Prostoj i-té
operace
mezi
výrobky k a
k+1, dkj
Trvání i-té
operace na
k+1.
výrobku
tk+1,j
Operace i.
Operace i+1.
Čekání k.
výrobku na i-té
operaci na
zahájení i+1.
operace wkj
Trvání i+1.
operace na k.
výrobku tk,j+1
Optimální pořadí
Jednoduché modely - Jonsonův algoritmus
Předpoklady:
Pořadí operací na všech výrobcích musí být stejné
Zahájení operace je možné až po ukončení operace předcházející
V jakémkoliv čase a na jakémkoliv stupni zpracování je možno
pracovat
jen na jednom
výrobku
Žádnou operaci
nelze přerušovat
Známe trvání operací tij
Existuje jen jeden výrobek téhož typu
Postup pro dvě navazující operace n = 2
Cílem je najít takové řazení m výrobků, aby celková doba na jejich výrobu
T byla co nejkratší
m
m 1
i 1
i 1
minT   t i 2   d i 2
Postup:
1. krok:
Najdeme
 
min ti , j  tí*, j
i, j
Je-li to pro j = 1 (první operace)
Je-li to pro j = 2 (druhá operace)
Bude vyráběn výrobek i
jako první v pořadí
2.
krok:
Vyloučíme
Bude další výrobek zařazen za
v předchozím kroku už
zařazený vlevo
Bude vyráběn výrobek i jako
poslední v pořadí
tí*, j
a přejdeme ke kroku 1
Bude další výrobek zařazen
před v předchozím kroku už
zařazený vpravo
Pokud je více stejných trvání, má řešení více variant
Ilustrace
V tabulce jsou trvání dvou operací v hodinách na čtyřech
výrobcích a, b, c a d, které je třeba vyrobit co nejdříve
Operace
Výrobek / trvání operace hodin
b
c
d
4
2
3,5
2
a
1.
2.
5
2,5
1,5
3
Nejkratší trvání má operace 1. u výrobku d, 1,5 hod. První bude do plánu zařazen
výrobek d
Vyloučíme 1,5. Další nejkratší operace jsou operace 1. a 2. u výrobku c 2 hod.,
zařadíme výrobek c za d. Protože je 2. operace obsazena, musí být odloženo její
provedení u výrobku c odloženo o hodinu.
Vyloučíme 2 z tabulky. Další nejkratší operace jsou operace 2. u výrobku a 2,5 hod.,
zařadíme výrobek a jako poslední. Třetím v pořadí tedy bude výrobek b.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Celková průběžná doba výroby čtyřech výrobků bude 15 hod.
Zařízení u operace 2. má 4 hodiny prostojů
15
Postup pro tři navazující operace n = 3
Další požadavek:
•buď maximální délka druhé operace musí být menší nebo rovná minimální
délce první operace, tedy max ti2 <= min ti1, nebo
• maximální délka druhé operace musí být menší nebo rovná minimální délce
třetí operace, tedy max ti2 <= min ti3, nebo
•platí obě podmínky
Postup:
1. krok:
Snížíme počet operací na dvě tak, že u nové první operace budou tvořit
trvání operací součty ti1 + ti2 a u nové druhé operace budou tvořit trvání
operací součty ti2 + ti3
2. krok:
Použijeme standardní Jonsonův algoritmus pro dvě operace
Nelze zaručit, že prostoje na operacích budou nulové!
Ilustrace
V tabulce jsou trvání tří operací v hodinách na čtyřech výrobcích a, b, c a d,
které je třeba vyrobit co nejdříve
Operace
1.
2.
3.
Výrobek / trvání operace hodin
a
b
c
d
5
4
2
1,5
2,5
3,5
2
3
4
5
3,5
4,5
Operace
I =1.+ 2.
II = 2.+ 3.
Výrobek / trvání operace hodin
a
b
c
d
7,5
7,5
4
4,5
6,5
8,5
5,5
7,5
Vytvoříme operace I a II, součty časů pro jednotlivé výrobky jsou v tabulce
min tij = tcI = 4 výrobek c bude první v pořadí ! Vyloučíme tcI = 4 z tabulky
min tij = tdI = 4,5 výrobek d bude druhý v pořadí ! Vyloučíme tdI = 4,5 z tabulky
min tij = tcII = 5,5 výrobek c už zařazen! Vyloučíme tcII = 5,5 z tabulky
min tij = taII = 6,5 výrobek a bude poslední v pořadí ! Tedy výrobek b bude třetí!
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Celková průběžná doba výroby čtyřech výrobků bude 21 hod.
Zařízení u operace 2. má 4 hodiny prostojů
19
20
21
Model pro stanovení pořadí pro k operací
min tV  i 1 t i ,n  i 1 d i ,n  i 1  j 1 t ij xi ,1
m 1
m
i1 xik  1
m

m
x 1
k 1 ik
m
n 1
pro i = 1, 2, … m a k = 1, 2, … m
d k 1, j 1  wk , j 1  i 1 ti , j 1 xik  wk 1, j 1 d k 1, j  i 1 ti , j xi ,k 1  0
m
m
pro j = 2, 3, … m a k = 2, 3 … m
xi,j = 0, 1
i číslo výrobku, j pořadí jeho výroby
xi,j = 1 výrobek i bude vyráběn jako j-tý v pořadí
xi,j = 0 výrobek i nebude vyráběn jako j-tý v pořadí