E. Michlowicz: LP  Sterowanie przepływami
WYKA
AD 6
STEROWANIE PRZEPA
YWAMI
1.Typowe modele przepływów w procesach produkcyjnych
Zarządzanie lub sterowanie przepływem materiałów w logistycznym systemie
produkcyjnym jest zdeterminowane rodzajem stosowanego procesu produkcyjnego.
Z punktu widzenia procesów logistycznych wyróżnia się dwa podstawowe rodzaje
procesów produkcyjnych:
procesy aparaturowe (dywergencyjne, dywersyfikujące)
procesy obróbczo - montażowe (konwergencyjne, syntetyzujące)
1.1.Procesy aparaturowe (dywergencyjne) - charakteryzują się tym, że z
niewielkiej liczby surowców (półproduktów), w kolejnych etapach produkcji, wytwarzany jest
liczny asortyment wyrobów dostosowany do popytu klientów  rysunek 1.
Typowym przykładem gałęzi, w której stosuje się takie procesy jest przemysł chemiczny.
Cechą procesów aparaturowych jest to, że natężenie strumieni przepływu materiałów jest
zdeterminowane technologią wytwarzania. Oznacza to, że  po wejściu surowców,
półwyrobów do pierwszej fazy procesu, praktycznie nie można wpływać na kształtowanie
dalszego przepływu ( w odnogach ) fizycznego materiałów. Przepływy  w odnogach są z
reguły niezależne i  rządzą się swoimi prawami.
Dlatego dość często mówi się, że logistyką produkcyjnych procesów aparaturowych steruje
technologia.
A zatem wynika stąd, że o prawidłowości przepływów decydują:
rozwiązania podjęte na etapie projektowania wyrobu
przyjęta technologia wytwarzania.
W procesach o dywergencyjnym przepływie materiałów dość trudno jest wprowadzać
typowe dla logistyki produkcji  narzędzia (JiT, MRP).
Rys. 1. Schemat procesu dywergencyjnego
1
E. Michlowicz: LP  Sterowanie przepływami
Innym rodzajem przemysłu, w którym także wykorzystuje się procesy dywergencyjne jest
hutnictwo, a w szczególności wytwarzanie hutniczych wyrobów gotowych (blachy, rury,
kształtowniki). Z kilku materiałów wsadowych produkuje się w hutnictwie setki wyrobów
gotowych.
1.2.Procesy obróbczo  montażowe (konwergencyjne) lub syntetyzujące
charakteryzują się tym, że z wielu materiałów (surowców, półproduktów lub produktów)
wytwarza się ograniczony asortyment wyrobów gotowych  rysunek 2.
Typowym przykładem gałęzi, w której stosuje się takie procesy jest przemysł maszynowy, a
w szczególności przemysł motoryzacyjny, gdzie z kilkunastu tysięcy elementów wytwarza się
kilka typów samochodów.
Rys. 2. Schemat procesu konwergencyjnego
Cechą charakterystyczną procesów konwergencyjnych (zwłaszcza o masowej lub
wielkoseryjnej produkcji) jest występowanie, obok licznych strumieni przepływów, różnego
rodzaju zapasów produkcji w toku (zapasy wewnątrzkomórkowe i międzykomórkowe).
Zapasy międzykomórkowe (w magazynach) służą do wyrównywania różnic w
zapotrzebowaniu, wynikających ze zmienności natężenia strumienia materiałów w
poszczególnych komórkach. Obejmują one zapasy bieżące oraz zabezpieczające (buforowe).
Zapasy wewnątrzkomórkowe tworzone są przez zapasy cykliczne (technologiczne) oraz
pozacykliczne, które służą jako zabezpieczenie w przypadkach wystąpienia nieprzewidzianych
zakłóceń. W skład zapasów cyklicznych wchodzą zapasy operacyjne (aktualnie obrabiane na
danym stanowisku) i zapasy międzyoperacyjne (obrotowe, transportowe, kompensacyjne i
awaryjne).
Ze względu na dużą złożoność procesów konwergencyjnych, a w szczególności ze
względu na  dużą wymiarowość tych procesów (duża liczba zmiennych decyzyjnych),
sterowanie przepływami materiałów oraz informacji w tych procesach jest bardzo
skomplikowane, a do sterowania wykorzystuje się wiele metod.
Z tego powodu powinno się  klasyfikować przepływy produkcyjne w ustalone, znane
rozwiązania organizacji przepływów.
2
E. Michlowicz: LP  Sterowanie przepływami
Są to:
linie potokowe stałe zsynchronizowane,
linie potokowe stałe niezsynchronizowane,
linie potokowe zmienne,
gniazda przedmiotowe o produkcji powtarzalnej,
gniazda o produkcji niepowtarzalnej.
1. Linia potokowa stała zsynchronizowana
Jest to linia składająca się z grupy stanowisk, na których wytwarzany jest jeden rodzaj
wyrobu. Każde stanowisko służy do wykonania jednej operacji o czasie trwania równym
taktowi produkcji.
Takt produkcji to okres pomiędzy zakończeniem wytwarzania dwóch kolejnych wyrobów
(części).
2. Linia potokowa stała niezsynchronizowana
Jest to linia składająca się z grupy stanowisk, na których czas trwania operacji jest
różny, niż takt produkcji. Wynika to z nieopłacalności lub też niemożliwości zastosowania
linii zsynchronizowanej.
3. Linia potokowa zmienna
Jest to linia, na której można obrabiać (przetwarzać) różne wytwory, po uprzednim
przezbrojeniu tej linii. Wytwarzanie na takiej linii obejmuje serię produkcyjną, po wykonaniu
której dokonywane jest przezbrojenie linii.
4. Gniazda przedmiotowe o produkcji powtarzalnej
Gniazda przedmiotowe o produkcji powtarzalnej są typem rozwiązania
organizacyjnego, w którym wytwarzanie przebiega wg wzorcowych harmonogramów
obciążeń stanowisk produkcyjnych o powtarzalnej i ustabilizowanej produkcji.
5. Gniazda o produkcji niepowtarzalnej
Jest to rozwiązanie charakteryzujące proces produkcji niepotokowej. Duża zmienność
wykonywanych prac, a także brak stałych przydziałów operacji do konkretnych urządzeń
produkcyjnych powoduje niewystępowanie ściślejszych powiązań pomiędzy poszczególnymi
stanowiskami. W takim rozwiązaniu organizacyjnym wzrasta rola wewnątrzkomórkowego
sterowania przepływem materiałów (produkcji).
Do podstawowych zadań sterowania procesem przepływu materiałów należą:
optymalizacja i bilansowanie zapotrzebowania zewnętrznego i zasobów przedsiębiorstwa,
optymalna realizacja zarządzania przepływem (planowanie, kontrola i regulacja, z
uwzględnieniem koniecznych sprzężeń zwrotnych),
zapewnienie odpowiedniego poziomu obsługi,
osiągniecie celów finansowych poprzez minimalizację kosztów (m.in. wytwarzania),
pozyskiwanie i odpowiednie wykorzystanie kompetentnego personelu do realizacji procesu
zarządzania przepływem materiałów.
Sterowanie produkcją wg R.Knosali polega na takim kierowaniu zdarzeń i czynności, aby
zadania i osiągane cele pokrywały się w jak największym stopniu z zamierzeniami. A zatem
sterowanie produkcją jest pojęciem znacznie szerszym, niż planowanie produkcji (podobnie
jak produkcja i wytwarzanie). Planowanie produkcji nie obejmuje bowiem faz:
konstruowania, opracowania technologii oraz zbytu wyrobu.
3
E. Michlowicz: LP  Sterowanie przepływami
Ogólny schemat systemu sterowania produkcją w horyzoncie krótko i długoczasowym
przedstawiono na rysunku 3.
Produkcja
Wielkości zadane Zakłócenia
Plan Model Regulator Pomiar
(norma) operacyjny (decyzje) (kontrola)
Długofalowe sterowanie marketingowe
(inny, nowy produkt)
Rys. 3. Schemat sterowania produkcją
Przedstawiony na schemacie moduł  PRODUKCJA jest reprezentantem wszystkich
komórek produkcyjnych i magazynowych, przez które przepływa materiał i jest w nich
przetwarzany (urządzenia wytwórcze) lub magazynowany (różnego typu magazyny, np.
międzyoperacyjne).
Przyjęta norma sterowania przepływem jest zawarta w module  PLAN , w którym zawarte są
niezbędne informacje o asortymencie produkowanych wyrobów w przyjętym okresie
planowania.
W module  POMIAR dokonywane jest porównywanie (kontrola, ewidencja)
rzeczywistych wyników funkcjonowania procesu produkcyjnego z założonymi jego
parametrami.
Decyzje o wszelkich zmianach w przyjętym procesie zapadają w module
 REGULATOR , w którym dokonuje się wszelkich zmian i korekt zaplanowanego procesu.
Produkowanie określonego wyrobu ma swoje granice ( life cycle )  rysunek 4.
Zadaniem modułu  DA
UGOFALOWE STEROWANIE MARKETINGOWE jest
przewidywanie  końca życia danego produktu na istniejącym rynku i odpowiednio
wyprzedzające przygotowanie nowego produktu na rynek odbiorców (klientów).
4
E. Michlowicz: LP  Sterowanie przepływami
Rys. 4. Cykl życia produktu
AB  wzrost wartości zysku, BC  zysk jest stały, CD  spadek wartości zysku.
AE(E )F  coraz częściej spotykany przebieg zysków.
2. Podstawowe algorytmy sterowania przepływami
Istnieją dwie podstawowe formuły sterowania przepływami materiałów:
sterowanie ilością (natężeniem dopływu lub odpływu),
sterowanie czasem (terminami dopływu, odpływu i czasem pobytu materiału w komórce).
Sterowanie ilością Q materiałów przepływających przez komórkę (element)
przedstawiono na rysunku 5.
Na rysunku 6 przedstawiono schematycznie sterowanie terminami T. W formule
terminowej natężenie dostaw jest równe natężeniu odpływu, tzn. Qd = Qod.
Qd
natężenie dopływu
natężenie
dopływu
zasób Z = Qd - Qod
zasób
Z
Z = Qd - Qod
Qod
natężenie odpływu
natężenie odpływu
Rys. 5. Sterowanie ilością materiałów Q
5
E. Michlowicz: LP  Sterowanie przepływami
- czas pobytu materiału w komórce (elemencie),
(długość cyklu)
Td Tod
termin dostawy termin odbioru
Rys. 6. Schemat sterowania terminami T
2.1. Systemy sterowania produkcją
Systemy sterowania produkcją przedsiębiorstw przemysłowych dzieli się najczęściej na
trzy rodzaje (grupy):
sterowanie wewnątrzkomórkowe
sterowanie międzykomórkowe
sterowanie kompleksowe (zintegrowane)
Sterowanie wewnątrzkomórkowe
- polega na wyznaczeniu zadań produkcyjnych dla komórek pierwszego stopnia i
poszczególnych stanowisk roboczych, na podstawie planu komórki wyższego stopnia.
Rozwiązanie sterowania zależy od odmiany organizacji produkcji danej komórki.
Sterowanie międzykomórkowe
- polega na wyznaczeniu zadań produkcyjnych pomiędzy poszczególne komórki w zależności
od struktury wyrobów oraz specjalizacji i przepustowości komórek. Rozwiązanie sterowania
obejmuje ponadto kontrolę realizacji zadań komórek.
Doświadczenia krajów wysoko uprzemysłowionych wskazują na czynnik istotnie
poprawiający sterowanie przepływami materiałów w logistyce produkcji - jest nim
upowszechnianie systemów informatycznych. Odpowiednio zintegrowane systemy
informatyczne umożliwiają ponadto powiązanie logistyki produkcji z logistyką zaopatrzenia i
dystrybucji.
3. Logistyczne systemy sterowania produkcją
W produkcyjnych systemach logistycznych dąży się do integracji wszelkich działań
przedsiębiorstwa, co oznacza łączenie w jeden  łańcuch wytwarzania, zaopatrzenia, zbytu,
6
E. Michlowicz: LP  Sterowanie przepływami
gospodarki materiałowej i magazynowej oraz integracji tych  ogniw z funkcjami
zarządzania przedsiębiorstwem.
Najważniejsze nowe (komputerowe) metody zarządzania i sterowania produkcją
powstały w ostatnich latach w USA.
W USA powstały:
MRP (MRP I) - Material Requirement Planning - Planowanie Potrzeb Materiałowych,
MRP II - Manufacturing Resources Planning - Planowanie Zasobów Produkcyjnych,
ERP - Enterprise Resources Planning-Planowanie Zasobów Przedsiębiorstwa.
Ponadto (zarówno w USA, Japonii, jak i Europie) coraz większego znaczenia nabiera
nowa idea zarządzania tzw. LEAN MANAGEMENT (Wyszczuplające zarządzanie lub
Odchudzone zarządzanie).
MRP I (rys. 7) jest komputerowym systemem planowania potrzeb materiałowych
(PPM). System steruje zapasami i przepływem produkcji na podstawie planów
produkcyjnych. Jednocześnie MRP I umożliwia obliczenie zapotrzebowania materiałów na
poszczególne asortymenty produkowanych wyrobów oraz wyznaczenie stanów zapasów z
dokładnością żądaną przez użytkownika systemu. Algorytm obliczeń jest zgodny z formułą
sterowania QII (natężenie dostaw zależy tylko od natężenia odpływu).
PLAN PRODUKCJI
Planowanie produkcji wyrobów gotowych
Planowanie produkcji części i zaopatrzenia materiałowego:
brutto, netto
Planowanie zleceń produkcyjnych
i wielkości partii produkcyjnych
Planowanie obciążenia zdolności produkcyjnych
Rys. 7. Schemat struktury systemu MRP I
Systemy MRP I posiadają budowę modułową umożliwiającą łatwą rozbudowę
systemu w przypadku zmiany zadań. Proces produkcyjny jest ciągle śledzony i kontrolowany,
dzięki czemu możliwe jest sterowanie w czasie rzeczywistym. Celem systemów klasy MRP I
(PPM) jest wyznaczenie potrzeb, czyli zapotrzebowania na wyroby i ich elementy składowe
(materiały wsadowe). Dzięki temu uzyskuje się informacje potrzebne do prawidłowego
przebiegu procesu zamawiania. Działania te są częściowo wykonywane w sferze zaopatrzenia
(zamówienia dotyczące zakupów na zewnątrz), a częściowo w sferze produkcji (zlecenia
produkcyjne).
Niezbędnymi danymi są:
numer części służący do jej identyfikacji,
7
E. Michlowicz: LP  Sterowanie przepływami
wielkość zamówienia,
termin uruchomienia zamówienia,
termin realizacji zamówienia.
Podstawowe obliczenia dokonywane w systemie MRP odnoszą się do tzw. potrzeb netto i
potrzeb brutto.
Potrzeby netto to ilości materiałów (części) wynikające wprost z zapotrzebowania
ustalonego w planach produkcyjnych i zleceniach.
Potrzeby brutto to potrzeby netto powiększone o taką ilość, jaka wynika z możliwości
braku materiału (części) na wskutek różnych czynników losowych, np. przypadkowe
uszkodzenie przy produkcji lub w magazynie.
A zatem: podstawową funkcją MRP I jest przekształcanie potrzeb netto w potrzeby
brutto oraz odpowiednie podzielenie w czasie zlecenia produkcyjnego i zamówienia
zewnętrznego.
W systemach MRP wielkości i terminy zleceń ustalane są centralnie i z wyprzedzeniem.
Wymaga to przygotowania i przetworzenia ogromnej liczby danych.
Standardowe systemy MRP wymagają istnienia wielu założeń i warunków:
istnienie operatywnego planu produkcji,
identyfikacja wszystkich zapasów,
istnienie zestawienia materiałów w okresie planowania,
prawidłowość bazy danych systemu,,
znajomość cykli realizacji wszystkich pozycji zapasów,
przyjmowanie i wydawanie każdej pozycji przez magazyn,
dostępność wszystkich materiałów (części) danego wytworu w momencie uruchomienia
zamówienia na wykonanie tego wytworu.
Systemy MRP I są typowymi systemami tłoczącymi, tj. systemami, w których wielkość i
termin zlecenia są ustalane centralnie, przy czym wielkość zamówienia jest funkcją popytu 
rysunek 8.
Zlecenie scentralizowane
TA
OCZ
CE
Materiał Obróbka Obróbka Produkt
wejściowy wstępna zasadnicza Montaż gotowy
Rys. 8. Schemat systemu tłoczącego
Systemy MRP II są rozwinięciem systemów MRP I na pozostałe sfery działalności
przedsiębiorstwa. System MRP II umożliwia wielopoziomowe planowanie (także
sterowanie) wykorzystania wszystkich zasobów przedsiębiorstwa: materiałów, urządzeń,
finansów, personelu. Jest to system typu ssącego (rys. 10), w którym nie występuje centralne
zlecenie, dla poszczególnych komórek, a wielkości zleceń dla kolejnych faz procesu wynikają
z aktualnego popytu zgłaszanego przez pozostałe komórki produkcyjne.
8
E. Michlowicz: LP  Sterowanie przepływami
Na rysunku 9 przedstawiono planowanie zasobów produkcyjnych według MRP II.
Plan strategiczny
Business Planning
Poziom
strategiczny
Plan sprzedaży i operatywny
Sales & Operations Planning
Obsługa zapotrzebowań Obsługa zapotrzebowań
na produkty na zasoby krytyczne
Demand Management Rought Cut Capacity
Planning
Planowanie produkcji
podstawowej
Master Scheduling
Poziom
taktyczny
Planowanie zapotrzebowań
materiałowych
Detailed Material Capacity
Planning
Sterowanie produkcją i
dostawami
Plan & Supplier Scheduling
Poziom
operacyjny
Realizacja
zadań
Rys. 9. Schemat systemu planowania MRP II
Charakterystyka poszczególnych poziomów w systemie MRP II jest następująca:
Plan strategiczny (Business Planning); obejmuje okres 2 - 5 lat i jest wyrażany w
jednostkach finansowych. Plan określa kierunki i stopień rozwoju przedsiębiorstwa oraz
jego miejsce na rynku.
Plan sprzedaży i plan operatywny (Sales & Operations Planning); obejmuje okres od 1 - 2
lat i jest wyrażany w jednostkach finansowych oraz fizycznych. Plan określa konkretne cele
i zadania do realizacji.
9
E. Michlowicz: LP  Sterowanie przepływami
Obsługa zapotrzebowań na wytwory (Demand Management). Plan ten ustala popyt na
wytwory przedsiębiorstwa. Poprzez porównanie zamówień oraz zawartych umów z
wynikami sondaży na rynku określany jest rzeczywisty popyt na produkty
przedsiębiorstwa.
Planowanie zapotrzebowań na zasoby krytyczne (Rought - Cut Capacity Planning). W
planie tym na podstawie analizy wąskich gardeł dokonuje się działań w celu uniknięcia
opóz
nień w realizacji planu produkcji.
Planowanie produkcji podstawowej PPP (Master Scheduling). Plan jest realizowany za
pomocą zleceń produkcyjnych określanych z dokładnością do jednego tygodnia.
Opracowanie planu polega na bilansowaniu potrzeb z możliwościami produkcyjnymi.
Planowanie zapotrzebowań materiałowych i zasobów (Detailed Material Capacity
Planning). W ramach planowania tworzone są zlecenia produkcyjne, których realizacja
przewidziana jest z dokładnością do jednego dnia.
Sterowanie produkcją i dostawami (Plant & Supplier Scheduling). Obejmuje planowanie
produkcji na najniższym poziomie. Ruch partii materiałów pomiędzy stanowiskami
planowany jest z dokładnością minutową.
Zlecenie scentralizowane
SS
CE
Materiał Obróbka Obróbka Produkt
wejściowy wstępna zasadnicza Montaż gotowy
Rys. 10. Schemat systemu ssącego
Rozwinięcie systemu MRP II, czyli system ERP (Enterprise Resources Planning), albo po
prostu MRP III - (Money Resources Planning) - Planowanie Zasobów Finansowych
obejmuje trzy główne obszary:
obsługę klienta - baza danych o klientach, zamówienia, elektroniczny transfer
dokumentów,
produkcję - obsługa magazynu, koszty produkcji, zakupy surowców, MRP I/II, kontrola,
finanse - prowadzenie księgowości, raporty finansowe.
W krajach europejskich najbardziej rozpowszechnionym Zintegrowanym Systemem
Informatycznym (ZSI) klasy ERP jest system SAP.
W Stanach Zjednoczonych bardzo powszechnym systemem klasy ERP jest system BAAN.
10