Piotr LUBIŃSKI *

MODELE PLANOWANIA PRODUKCJI - ANALIZA Z PUNKTU WIDZENIA WYMIARÓW PLANOWANIA

Praca zawiera istotę planowania zadań produkcyjnych. Autor określa też trójwymiarową przestrzeń, w której odbywa się proces planowania. Zdefiniowane wymiary to: wyroby, czas i zasoby przedsiębiorstwa. W dalszej części uwaga autora skupia się na analizie literaturowej modeli planowania. Kryterium przeprowadzonego podziału oparte jest o zdefiniowane wcześniej wymiary planowania.

Słowa kluczowe: Produkcja, planowanie produkcji, model planowania

1. wprowadzenie

Planowanie to rozumowa część działania. Jest to abstrakcyjny proces, w którym rozpatruje się i organizuje działania ze względu na kryterium ich przyszłych wyników. Zadaniem tego procesu jest znalezienie najlepszej drogi do osiągnięcia wcześniej postawionych celów [4,s.1]. Ze względu na wiele rodzajów działań mogących podlegać planowaniu wyróżniamy wiele rodzajów planowania. Mamy planowanie drogi i ruchów (np. narzędzia, robota), planowanie tras pojazdów, planowanie rozmieszczania materiałów w magazynie, planowanie procesów komunikacji pomiędzy elementami określonego systemu (ludźmi i obiektami technicznymi) i wiele innych rodzajów planowania w sferze technicznej, ekonomicznej i społecznej [4,s. 2].

Specyficznym rodzajem planowania, które w przedsiębiorstwie produkcyjnym integruje sferę ekonomiczną, techniczną i społeczną, jest planowanie produkcji. Definiuje się je jako „określenie wielkości produkcji najlepiej odpowiadającej zaplanowanej wielkości sprzedaży przy osiągnięciu założonego poziomu zysku, produktywności i konkurencyjnych cykli dostawy. W zależności od warunków konkretnego przedsiębiorstwa planowanie produkcji obejmować może również budżetowanie produkcji, planowanie zaopatrzenia i dostępności siły roboczej. Głównym celem planowania produkcji jest osiągnięcie takiego rozłożenia produkcji w czasie, które zaspokajać będzie zapotrzebowanie klientów przy relatywnie stałym poziomie zatrudnienia. Planowanie produkcji wykorzystuje informacje pochodzące ze sfery marketingu, finansów, technicznego przygotowania produkcji, produkcji zaopatrzenia” [1,s.66].

Planowanie jest procesem odbywającym się w trzech wymiarach. Wymiary te to wyroby, zasoby przedsiębiorstwa i czas. Ilustruje to rys.1.

Rys.1. Wymiary, w jakich odbywa się proces planowania, [oprac. własne]

Istotną cechą planowania produkcji jest fakt, że stosowane w nim procedury postępowania są ściśle związane z obszarem ich stosowania i wykorzystują występujące w tym obszarze zależności. Cecha ta pozwala zaklasyfikować planowanie produkcji do kategorii „planowania związanego z obszarem jego stosowania” (domain - specific planning) [4] rozdz.1.3. W praktyce oprócz tej kategorii występuje również druga - „planowanie nie związane z obszarem zastosowania (domain - independent planning).

Występowanie przedstawionych powyżej wymiarów planowania oddziałuje na organizację procesów planowania. Oddziaływanie to wyraża się w tym, że zwykle wprowadzona zostaje hierarchia wymiarów planowania - zagadnienia planowania rozwiązywane są wg określonej kolejności wymiarów. Najczęściej obecnie stosowanym w organizacji procesów planowania rozwiązaniem jest rozpoczynanie planowania od wymiaru wyrobów. Rozwiązanie to w literaturze nosi nazwę „material - dominated scheduling” i definiowane jest jako „harmonogramowanie dostaw materiałów przed harmonogramowaniem pracy procesorów (urządzeń przetwarzających)” [1, s. 49].

Analizując literaturę z zakresu organizacji i zarządzania można również dostrzec klasyczne ujęcie problemu planowania jako funkcji zarządzania. Klasyfikacja kolejnych faz rozwoju tego obszaru (cechujących się dominacją określonych myśli przewodnich) została wielokrotnie przedstawiona w literaturze, również w ujęciu jego historycznego rozwoju [8].

Jak już wskazano rys.1. planowanie produkcji jest procesem przebiegającym w trzech wymiarach. Są to wymiary: czasu, wyrobów i zasobów przedsiębiorstwa. Realizacja procesu planowania wymaga ustalenia kolejności rozpatrywania poszczególnych wymiarów - ustalenia ich hierarchii.

Możliwe są różne kombinacje porządku rozpatrywania poszczególnych wymiarów. Stosunkowo trudno natrafić w literaturze przedmiotu na rozwiązania stawiające na pierwszym miejscu wymiar czasu. W znanej autorowi rozprawy literaturze jedynie G.M. Tiepłow [11] i Z.L. Podbornyj [7] wprowadzają pojęcie „planowania kalendarzowego” („kaliendarnoje płanirowanije”). W tym modelu planowanie przebiega według następującego schematu:

- podstawą jest okres objęty planem, który podzielony zostaje na krótsze odcinki czasu

- do wymiaru czasu dodawany jest wymiar zasobów przedsiębiorstwa reprezentowany przez poszczególne jednostki produkcyjne tworzące strukturę produkcyjną,

- w przedstawione powyżej dwa wymiary wpisywane są produkowane wyroby i wyznaczane są dla nich wielkości i terminy produkcji.

Z.L. Podbornyj [7] w cytowanej powyżej publikacji nie bierze pod uwagę wymiaru zasobów przedsiębiorstwa reprezentowanego przez strukturę produkcyjną a rozpatruje bezpośrednio produkowane wyroby. Prezentowany przez niego model planowania odnosi się jednak do wydzielonej jednostki produkcyjnej o specjalizacji technologicznej - odlewni.

Obie omawiane wyżej publikacje pochodzą z lat 50 - tych ubiegłego wieku, prezentowany w nich model planowania nie jest rozwijany w literaturze przedmiotu w latach późniejszych. Nie spostrzeżono w literaturze przedmiotu informacji o praktycznych wdrożeniach tego modelu. Przyjąć można, że model planowania produkcji, którego podstawą jest wymiar czasu nie sprawdził się w praktyce. Model „planowania kalendarzowego” pochodzi z wczesnych okresów rozwoju planowania produkcji i wydaje się, że nie ma w chwili obecnej praktycznego znaczenia. Nie znaczy to jednak, że czynnik czasu (rozumiany jako „konkurowanie przez czas”) stracił na znaczeniu we współczesnym wytwarzaniu. Świadczy o tym obserwowana przez autora przemysłowa rzeczywistość.

Znacznie szerzej od rozwiązań opierających się na wymiarze czasu są w literaturze przedmiotu prezentowane rozwiązania, w których podstawowym wymiarem planowania produkcji są zasoby przedsiębiorstwa. Rozwiązania te podzielić można na dwie grupy. Podstawą tego podziału jest sposób reprezentacji zasobów przedsiębiorstwa.

W pierwszej grupie rozwiązań zasoby przedsiębiorstwa reprezentowane są przez tak zwaną strukturę produkcyjną. Znaczenie tego pojęcia ewoluowało w czasie. Współcześnie jako strukturę produkcyjną rozumie się sposób zagospodarowania powierzchni produkcyjnej przedsiębiorstwa powstający w drodze pogrupowania maszyn i urządzeń w tak zwane jednostki produkcyjne i ich wzajemnego rozmieszczenia [1,s. 43]. Dawniej struktura produkcyjna rozumiana była jako sposób podziału procesu produkcyjnego pomiędzy jednostki produkcyjne razem ze związkami wewnętrznymi i zewnętrznymi wynikającymi z rutyn współpracy stanowisk roboczych i jednostek produkcyjnych wyższego rzędu [7, s.5].

Planowanie produkcji w modelu, w którym zasoby przedsiębiorstwa reprezentowane są w formie struktury produkcyjnej przebiega według następującego schematu:

- zasoby przedsiębiorstwa uporządkowane zostają według jednostek produkcyjnych w układzie hierarchii tych jednostek - od najwyższych do najniższych stopni złożoności tych jednostek. Problem stopni złożoności jednostek produkcyjnych jest wyczerpująco omówiony w literaturze [6].

- do tak ustalonej struktury zasobów przypisywane sa kolejno - z góry na dół - wyroby z równoczesnym wyznaczaniem wielkości produkcji i terminów ich wykonania. Na niższych poziomach złożoności jednostek produkcyjnych przypisywanie wyrobów odbywa się drogą rozwijania ich struktury według stopni złożoności konstrukcyjnej. Na najniższym poziomie - jednostek produkcyjnych zerowego stopnia złożoności - stanowisk roboczych przypisywane są poszczególne operacje i wyznaczane terminy ich rozpoczęcia i zakończenia,

- wymiar czasu występuje w sposób niejawny i jest reprezentowany przez przypisywanie wyrobom, ich elementom według złożoności konstrukcyjnej i operacjom technologicznym terminów ich rozpoczęcia i zakończenia. Mechanizm rachunku terminów jest szczegółowo opisany w literaturze przedmiotu.

Zastosowanie tego modelu prowadzi do rozbudowanej struktury planów produkcji, których hierarchia odpowiada hierarchii jednostek produkcyjnych. Mamy w ten sposób następujące poziomy planowania produkcji:

- planowanie zakładowe,

- planowanie międzywydziałowe,

- planowane (wewnątrz) wydziałowe,

- planowanie w jednostkach produkcyjnych 1 stopnia,

- planowanie na stanowiskach roboczych.

Ostatnie trzy poziomy (od planowania wydziałowego) określane są zwykle jako sterowanie produkcją, sterowanie przebiegiem produkcji, albo (terminy starsze) planowanie wykonawcze lub operatywne.

Model planowania produkcji, w którym podstawowym wymiarem są zasoby produkcyjne uporządkowane wg stopni złożoności struktury produkcyjnej jest obszernie prezentowany w literaturze [2].

Druga grupa modeli planowania produkcji, w której podstawowym wymiarem są zasoby przedsiębiorstwa, to modele opierające się na wyróżnieniu specjalnej kategorii zasobów. Kategoria ta określana jest jako zasoby krytyczne, zasoby wiodące, wąskie przekroje czy wąskie gardła. Kryterium wyróżnienia tej kategorii zasobów jest ich ograniczona dostępność.

Planowanie produkcji w modelu, w którym zasoby przedsiębiorstwa reprezentowane są przez zasoby krytyczne przebiega według następującego schematu:

- zidentyfikowanie zasobów krytycznych,

- przypisanie wyrobów lub ich elementów na odpowiadającym poziomowi wydzielenia zasobów krytycznych poziomie złożoności konstrukcyjnej do zasobu krytycznego wraz z ustaleniem wielkości produkcji i terminów wykonania,

- opracowanie planu produkcji dla pozostałych zasobów w oparciu o plany produkcji opracowane dla zasobów krytycznych,

- wymiar czasu występuje w sposób niejawny i jest reprezentowany przez przypisywanie wyrobom, ich elementom według złożoności konstrukcyjnej i operacjom technologicznym terminów ich rozpoczęcia i zakończenia.

Model planowania produkcji, w którym podstawowym wymiarem są zasoby produkcyjne w formie zasobów krytycznych jest prezentowany w literaturze w dwóch odmianach. Pierwsza z nich to „zoptymalizowana technika wytwarzania”(Optimized Production Technology - OPT) - rozwiązanie opierające się na tzw. „teorii ograniczeń” opracowanej przez E. Goldratta [5]. Druga to „Belastungsorientierte Auftragsfreigabe” - BOA [10]. Na znaczenie wymiaru zasobów przedsiębiorstwa zwraca również uwagę J. Boszko w jednej ze swoich ostatnich prac.

Jako specyficzny wariant modelu planowania produkcji, w którym podstawowym wymiarem są zasoby produkcyjne uporządkowane wg stopni złożoności struktury produkcyjnej potraktować można rozwiązanie, w którym złożoność struktury produkcyjnej ograniczona jest do jednego stopnia - jednostki produkcyjnej pierwszego stopnia zorganizowanej w formie linii o takcie stałym. Z takim rozwiązaniem mamy do czynienia w przypadku systemu produkcyjnego Toyoty (Toyota Production System - TPS) i systemu „zero zapasów” bardziej znanego jako Just-in- Time. W takiej sytuacji planowanie produkcji sprowadzone zostaje do ustalenia sekwencji wytwarzania określonego asortymentu wyrobów.

Trzeci z możliwych wymiarów, jaki przyjąć można jako wiodący w planowaniu produkcji to wymiar wyrobów. Z wymiarem tym związana jest wspomniane wcześniej rozwiązanie noszące w literaturze nazwę „material - dominated scheduling”. Planowanie produkcji w modelu, według którego podstawowym wymiarem jest wymiar wyrobów przebiega według następującego schematu [3] rozdz.13:

- określenie zadań produkcyjnych poprzez rozwinięcie struktury wyrobu na kolejnych poziomach złożoności konstrukcyjnej,

- przydział zadań produkcyjnych do zasobów przedsiębiorstwa, zasoby te mogą być reprezentowane w różnej formie - albo w układzie struktury produkcyjnej, albo w układzie tak zwanych „jednorodnych grup stanowisk” - stanowisk wzajemnie zastępowalnych,

- wyznaczenie terminów rozpoczęcia i zakończenia produkcji poszczególnych elementów oraz terminów rozpoczęcia i zakończenia operacji,

- wymiar czasu występuje w sposób niejawny i jest reprezentowany przez przypisywanie wyrobom, ich elementom według złożoności konstrukcyjnej oraz operacjom technologicznym terminów ich rozpoczęcia i zakończenia.

Praktyczną realizacją tego modelu jest koncepcja znana jako „planowanie zapotrzebowania materiałowego” (material requiements plannning - MRP). Definiowana ona jest jako zbiór technik wykorzystujących strukturę wyrobów, dane o zapasach i główny harmonogram produkcji dla wyliczenia zapotrzebowania na materiały i wyznaczania terminów zamawiania i dostaw [1,s.49]. Planowanie zapotrzebowania materiałowego jest koncepcją opracowaną dla potrzeb informatycznego wspomagania planowania produkcji i sterowania jej przebiegiem. Rozwiązanie znane jako „material - dominated planning” może być, na co zwraca uwagę M. Fertsch, [9] rozdz. 7. punkt a i b, realizowane również bez wspomagania informatycznego. Planowanie zapotrzebowania materiałowego prezentowane jest w wielu źródłach literaturowych. Planowanie zapotrzebowania materiałowego stało się podstawą do rozwoju zinformatyzowanych systemów wspomagania planowania i sterowania przebiegiem produkcji, które w swoim rozwoju znane były kolejno jako systemy MRP, systemy MRPII i systemy ERP. Jest to obecnie najczęściej stosowany model planowania produkcji. Jako jedyny dysponuje on kompleksowym i sprawdzonym standardem wspomagania informatycznego. Z tego powodu model planowania przyjmujący jako podstawowy wymiar wyroby przyjęty zostaje jako podstawowy dla potrzeb koncepcji opracowywanej w tej rozprawie.

LITERATURA

1. APICS Dictionary. Eight edition. Falls Church, 1995.

2. Boszko J., Planowanie wykonawcze i służba produkcji w zakładach budowy maszyn, Politechnika Poznańska, Poznań, 1963.

3. Burbidge J.L., Zasady organizacja produkcji, WNT, Warszawa, 1966.

4. Ghallab M., Nau D., Traverso P., Automated planning. Theory and practice. Elsevier, 2004.

5. Goldratt E.M., What is this thing called theory of constrains…, North River Press, Inc., New York, 1990,

6. Mazurczak J., Podstawy projektowania struktur produkcyjnych w zakładach przemysłu maszynowego, Tnoik, Poznań, 1988

7. Podbornyj Z.L., Operatywno - kalendarzowe planowanie w odlewniach, [w:] praca zbiorowa „Operatywne planowanie produkcji”, Polskie Wydawnictwo Gospodarcze, Warszawa 1951

8. Stabryła A., Organizacja i zarządzanie, PWE, Warszawa, 1986

9. Tiepłow G., M., Płanirowanije na maszinostroitielnych zawodach, Izd. Maszgiz, Moskwa, 1960.

10. Wiendahl H.-P., Die belastungsorientierte Fertigungssteuerung, [w:] Dietrich Adam [red.], Fertigungssteuerung, Schriften zur Unternehmensfuhrung, 38/39, Gabler, Munster, 1992..

* Instytut Inżynierii Zarządzania Politechniki Poznańskiej

6

Piotr Lubiński

7

Modele planowania produkcji - analiza z punktu widzenia wymiarów planowania

Logistyka 1/2007

Czas

Zasoby przedsiębiorstwa

Wyroby

---