Как превратить условно-работающую ERP в реальный инструмент управления производством и поставками.
Питеркин Сергей, Меркулов Михаил, «Райтстеп»
За последние годы, количество производственных предприятий, заявляющих о внедренных ERP системах, значительно возросло. И составляет уже не десятки, а сотни. Говорим мы прежде всего о дискретном производстве, а под «производственной ERP» подразумеваем любую систему, претендующую на это гордое название. По частоте наших «столкновений», наиболее распространенными «работающими в производстве» ERP являются - BaaN/Infor LN, Infor ERP SyteLine, постоянно-растущая «армия» заводов с 1С, и в небольшом количестве SAP ERP и прочая экзотика.
Данная статься будет интересна прежде всего «продвинутым» пользователям ERP, в большей степени с позаказным типом производства («вытягивание» под заказ или на склад, в т.ч. и «вытягивание» под прогноз спроса), тем, кто автоматизировал (возможно – «как есть») процессы учета хода производства, т.е. формирования производственных заданий (далее по тексту – ПЗ. В разных системах: SFC-заказы, Job-Orders, JOBs, Заказы на Производство, Производственные заказы и т.п.) и их отслеживания, но так и не смог уверенно производство (и поставки – МТО (Материально-Техническое Обеспечение)) планировать, как и не смог поставить мониторинг производства, в т.ч. и позаказный. С непрекращающимися попытками все-же запустить планирование, и/или с попытками обеспечить планирование с использованием волшебных алгоритмов и/или систем типа APS, MES.
В силу ограниченности объема статьи мы не будет останавливаться на разборе того, почему «традиционные» ERP плохо внедряются и/или работают И для планирования И для управления производством, а также на разборе того, почему «магия» APS или MES систем превращается на большинстве наших заводов в шарлатанство. Цель статьи – показать, как определенной категории предприятий, которые узнают себя в написанном ниже, построить замкнутую систему планирования/мониторинга не на обломках, но с использованием того, что есть сейчас.
Уверены, что настоящая статья будет интересна также и заводам или холдингам, только стоящим перед выбором системы или в начале проекта внедрения. Т.к. поможет избежать традиционных ошибок, наблюдаемых нами на протяжении последних примерно 8 лет.
Постановка задачи для типичного позаказного производственного бизнеса
Типичные жалобы, следствия и причины
1. «Счетные» бизнес-проблемы предприятия.
a. Неуправляемые срывы сроков выполнения заказов, в особенности, в условиях частных изменений заказов (прием новых, изменение существующих) à потеря оборота.
b. Увеличенные (высокие, относительно прибыли) трудозатраты на администрирование производства, авральные работы à увеличенные издержки.
c. Неоптимальный (высокий, относительно оборота) объем НзП (Незавершенное производство) à увеличенные издержки, увеличенные циклы, потеря пропускной способности (недостаточная пропускная способность) производства.
2. Являются следствием….
a. Невозможности надежного «прогнозирования» (должно быть - расчета плановых/расчетных дат) сроков выполнения заказов клиентов.
b. Отсутствия информации о существующих и будущих (по всему циклу производства) проблемах в выполнении заказа.
c. Неоптимальной загрузки узких мест (обрабатывают не то, не в то время, не в той последовательности).
3. Являются следствиями следующих (некорневых!) причин.
a. Отсутствие формализованной системы[1] быстрого <позаказного> планирования:
1) с учетом загрузки узких мест (очередь обработки составляющих заказа);
2) с учетом приоритетов заказов.
b. Отсутствие прослеживаемости и визуализации состояния заказа(ов) по всей производственной цепочке.
Цель
1. Надежное определение сроков выполнения заказа – для разовых и срочных заказов. С учетом циклов производства/закупки (по критическим «веткам» состава изделия заказа) и с учетом свободных запасов (материалов, ПКИ (покупных комплектующих изделий), НзП) и ожидаемых приходов по ЗП (заказы поставщикам) и ПЗ.
2. Минимизация средневзвешенных срывов сроков для «долгосрочных заказов»:
1) через общую балансировку выпуска,
2) через приоретизированный план производства и исполнение,
3) через контроль исполнения плана с визуализацией отклонений от сроков.
3. Максимально-эффективная загрузка узких мест.
Типичная модель планирования типичного завода с недовнедренной «производственной ERP»
Общее описание
1. В настоящее время для управления производством и поставками используется «производственная ERP».
2. Управление МТО, Учет хода производства, Управление запасами, в т.ч. производственными – очень часто сделаны на хорошем уровне.
3. При этом, Планирование реализовано частично, с использованием не предназначенных для этого функций системы и/или - самостоятельных разработок.
a. Планирование выпуска («Верхний» уровень планирования – формирование Основного Производственного Плана). Никак не реализовано, или реализовано в MS-Excel. Без привязки к модели и параметрам реального производства. Без учета существующего состояния производства:
1) выполняемых или запланированных к запуску ПЗ/ЗП,
2) запасов ПКИ, материалов и НзП, в разных статусах «закрепления» (распределения) за заказами клиентов,
3) свободных/ожидаемых запасов готовых изделий, выпускаемых «на склад» (под прогноз спроса или точку перезаказа),
4) с учетом ресурсной модели (ресурс = специальность), но без необходимой детализации.
b. Планирование производства (Уровень планирования - Синхронизированное Планирование Производства и Поставок).
i. Планирование производства реализовано через создание производственных заданий (объектов управления исполнением!) по всей структуре изделия заказа и расчета дат запуска-выпуска методом простейшего сетевого планирования (конец работ - цикл производства = начало. = конец входящего компонента - …). Такой подход не обеспечивает необходимой для достижения указанных выше целей информации и имеет массу недостатков (см. ниже), в силу чего для реального планирования и управления производством практически не используется. Производство управляется «вручную», ПЗ используются только для учета!
ii. Поставки (МТО) планируются под сформированные ПЗ. Точность такого плана = точности планирования ПЗ, т.е. – достаточно низкая. Но т.к. «позаказные составы изделия» (или - «цепочка ПЗ») заведомо растянуты и не учитывают существующих запасов, МТО почти всегда удается не допускать дефицитов производства. В отсутствии системы планирования, которая постоянно учитывает внутренние (производство, МТО, запасы) и внешние (заказы, прогнозы) изменения, это достигается, очевидно, завышенными запасами материалов и ПКИ.
Детальный разбор используемой модели планирования
Модель планирования
1. Объекты управления исполнением (Производственные задания ПЗ) используются не по назначению – не для управления исполнением, но для создания Производственного (позаказного) Состава Изделия (ПСИ), а также – для позаказного планирования (попытки планирования). При отсутствии в ИТ-системе функций «сквозного» позаказного планирования и позаказного состава это становится единственным вариантом, позволяющим «хоть как-то» управлять всей цепочкой выполнения заказа клиента (ЗК). Такой подход имеет следующие принципиальные недостатки.
a. ПСИ, созданный с использованием объектов исполнения – фиксированный. Изменения, возникающие, например, в КСИ/ТСИ (Конструкторский/Технологический составы) из-за конструкторско-технологических изменений, могут учитываться только вручную. На практике, при большом объеме объектов управления это означает: «никак». Как результат – ошибки в планах, решаемые только через трудоемкое и неэффективное ручное управление.
b. ПЗ, по определению, плохо обрабатываются планировщиками 2го уровня производственного планирования (планировщики-синхронизаторы, APS Planner’ы и даже MRP, в т.ч. «позаказные» – см. ниже). В т.ч. потому, что для планировщика ПЗ – это фиксированные ожидаемые приходы, а не рассчитываемые планировщиком гибкие «элементы» ПСИ (плановые заказы, pln).
c. При планировании ПСИ, смоделированного на основании ПЗ, не учитываются запасы и ожидаемые приходы ДСЕ, которые могут быть использованы для выполнения данного заказа, в соответствии с правилами распределения/разметки запасов/ожидаемых приходов.
2. Планирование выполняется через алгоритм собственной разработки, в одну итерацию, с разузлованием состава, определением потребных количеств брутто (!) и смещением влево дат начала ПЗ. При этом используется имеющийся ограниченный набор времен пооперационной модели (пооперационный маршрут), для операций которой (модели), как правило, не определены необходимые для планирования времена, типа «время до», «время после», «буфер до», «буфер после», «время очереди», «время перемещения» и т.п. Это приводит к большим и трудно управляемым погрешностям рассчитываемых сроков.
3. Под спланированные ПЗ через стандартный алгоритм планирования рассчитываются потребности в закупаемых материалах и ПКИ, формируются объекты управления – ожидаемые приходы, ЗП.
В идеальных условиях такая модель могла бы работать. В условиях же постоянных внутренних и внешних изменений реального мира она очень быстро становится неустойчивой.
Критическая проблема №1
В случае наличия запаса в производстве или ожидаемого прихода ДСЕ, которые могут быть использованы для выполнения заказа (что вполне может случится из-за изменений в ПСИ другого заказа, изменений приоритетов/дат заказов и многих других причин), - потребности производства и закупок принципиально меняются – см. пример на рисунках выше. Прежний «жестко-позаказно-идеальный» план может быть изменен только вручную (реально, для сотен и тысяч объектов управления – ПЗ, это крайне затруднительно и не выполняется). Это приводит к перезакупке материалов и ПКИ, а в итоге - к «замораживанию» оборотки, потенциальным неликвидам, и перепроизводству. Если с перезакупкой плохо, но как-то еще можно жить (если нет проблем с обороткой…) – т.к. «пойдет на другие заказы…», то производство «ненужных» «сейчас» ДСЕ, особенно в узких местах, отнимает драгоценные «рубле-часы» всего оборота завода. Как результат – уменьшение оборота, прибыли (в т.ч. за счет доп.расходов на авралы), срывы сроков заказов. Как итог - потеря/неувеличение доли рынка.
Еще одна проблема использования такого простейшего планирования – фактическое отсутствие реакции на происходящее в производстве/закупках. Неправильное определение или даже потеря приоритетов ЗК в «черном ящике» производства. Даже и прежде всего при определении очередности обработки заказов (частей <изделия> заказа) в УМ (узких местах).
Критическая проблема №2
1. Допустим, первоначальное планирование (это маловероятно с использованием только 2го уровня планирования, но теоретически возможно) обеспечивает квази-оптимальную (близкую к оптимальной) загрузку узкого места.
2. Однако, отсутствие быстрого и частого перепланирования по всей цепочке выполнения заказа (ресинхронизация) не позволяет учесть такие типичные для реального производства ситуации, как: неустранимый срыв сроков производства/закупки каких-либо комплектующих, изменение приоритетов/дат заказов или их остановка, изменение ТСИ и т.п.
3. Как показано в примере ниже, неустранимый срыв сроков заказа ХХ ведет к переносу сроков его готовности и отгрузки. При этом, при отсутствии системы ресинхронизации, узкое место потеряет время на обработку ДСЕ этого заказа, которые могли бы и должны быть обработаны позже. При наличии новых или срочных заказов, или заказов с устранимыми срывами срока, УМ не сможет обрабатывать их детали, т.к., скорее всего, никто не покажет данному участку правильную последовательность/приоритеты обработки! Как результат – меньший, чем мог бы быть выпуск (готовых изделий), потеря оборота и прибыли.
Критическая проблема №3
Планирование с консолидацией. Планирование с консолидацией производимых ДСЕ, при работе с узкими местами в производственно-логистической цепочке выполнения заказа, также ведет к неправильному использованию времени узкого места. Что, опять же, ведет к потере/недополучении оборота/прибыли.
1. Планирование с позаказной загрузкой узкого места.
2. Планирование с консолидацией выпускаемых ДСЕ либо по заказу, либо по плану производства. Консолидация по приведенным ниже 2м вариантам планирования приводит к уменьшению пропускной способности производства (выпуску меньшего количества заказов за период).
Основная (корневая) проблема и точка улучшения
Отметим еще одну, для многих - единственную, крайне важную и корневую проблему низкой эффективности производственной системы. А именно - низкая скорость реакции на внешние/внутренние возмущения.
1. Согласно «Системной динамике» в приложении к сложным производственно-логистическим системам, все они (системы) испытывают постоянные колебания уровня запасов, и потребных/используемых мощностей, обусловленные прежде всего скоростью реакции. См.: Industrial Dynamics, Jay Forrester, Productivity Press, 1961; Factory Physics: Foundations of Manufacturing Management и производные этих работ. Частота и амплитуда колебаний прямо пропорциональны фундаментальной переменной системы – скорости реакции <на внешние и внутренние изменения>, или - времени отклика.
2. Сокращение времени отклика (увеличение скорости реакции) увеличивает частоту колебаний запасов/мощности, но снижает их амплитуду. Амплитуда колебаний запасов (общеизвестная графическая иллюстрация колебаний – пилообразная кривая изменения уровня запасов при партионной закупке/партионной обработке) однозначно определяет объем запасов (за период), в т.ч. объем НзП в системе. При этом, согласно закону Литтла (Little Low) «Теории очередей», сокращение уровня запасов приводит к сокращению очередей <ПЗ в ожидании обработки>, т.е. – к сокращению циклов выполнения заказов! Подробнее: «Скорость реакции промышленного предприятия», Питеркин С.В., интернет.
3. Говоря «русским языком»: чаще планируем, исполняем меньшими (позаказными) партиями – больше можем выполнить заказов в единицу времени. Соотношение, которое приводил Jay Forrester – «сокращение времени отклика в 2 раза приводит к снижению уровня запасов по всей цепочке в 1,7 раз». Говоря «русским языком»:
a) просто начинаем (пере) планировать все производственно-логистическую цепочку чаще в 2 раза (вместо «раз в месяц» - «раз в 2 недели») – увеличиваем выпуск <примерно> в 1,7 раз,
b) просто запускаем минимальные партии ДСЕ в производство – увеличиваем выпуск <примерно> в 1,7 раз,
c) ....
Цифра в 1,7 – расчетная и теоретическая. Значение на практике, естественно, зависит от типа производства-закупок, типа спроса и т.п. Но как минимум, на первые десятки %% улучшения выпуска - рассчитывать можно… Просто изменяя подходы к управлению…
Однако, глядя правде в глаза, просто изменить подходы к управлению (чаще перепланировать, чаще запускать небольшие партии), в сложном производстве, без адекватной системы планирования – невозможно.
Выводы
1. Приведенные выше случаи – лишь небольшая часть примеров, которые наглядно показывают практическую неработоспособности представленной модели планирования. Описание всех возможных примеров и проблем при ее использовании - выходит за рамки настоящего документа. В дополнение лишь отмечу, что помимо адекватного планирования, такая система не обеспечивает и сколь-нибудь внятного мониторинга происходящего, в т.ч. позаказного мониторинга. Т.е. не дает лицам, принимающим решения, никакого инструмента по повышению продуктивности ручного управления
2. Еще одно, крайне важное замечание! Как видно из описанных выше проблем, отсутствие алгоритмов «точного», «детального», «оптимизационного», «планирования до станка/человека», «планирования с учетом мощностей, «MES», «APS» - не являются ключевыми причинами низкой эффективности большинства производственно-логистических систем. А их наличие – совсем не «золотой ключик» к ее повышению.
3. Если у вас еще остались сомнения, по адекватности существующей системы планирования и/или по возможности приведения ее «в чувство» не меняя принципиальных подходов, ответьте на вопрос: «сможет ли существующая «управленческая» Система и поддерживающая ее информационная, обеспечить хотя бы недельное время отклика?».
Описание предлагаемых решений – в следующей части документа.
Предлагаемая модель планирования: ERP+СПМ
Ниже представлены тезисы модели планирования, которая может быть реализована относительно просто и быстро. И, что немаловажно, без потери денежных и временных инвестиций, вложенных во внедрение «учетной части» «производственной ERP».
Концепция Системы Планирования и Мониторинга (СПМ) Райтстеп
Система планов
1й уровень планирования
Отвечает за моделирование/планирование (выпуска) и балансировку (мощностей). С учетом мощностей. Но, для сохранения внешней простоты и управляемости системы – с планированием с учетом ресурсных ограничений только в узких местах. И/или - с учетом запасов критических закупаемых и/или производимых ДСЕ, и/или с учетом критических циклов выполнения заказа. Как показано на рисунках ниже.
Замечание. 1й уровень планирования мало кто реализует «по-честному». Из-за этого все нерешенные на этом уровне проблемы или конфликты (ресурсов и спроса) «падают» вниз, «на пол» (в производство). Где «решаются»:
1) либо через ежедневные, по 2 и более раз в день планерки,
2) либо, при наличии «сильного» ИТ-отдела предприятия – через попытки разгрести их (проблемы верхнего уровня) путем внедрения систем/функций детального планирования, в т.ч. с учетом мощностей (в т.ч. «готовых» MES-систем). Не зная или не обращая внимания на то, что указанные функции/системы работают только с надежными (адекватными) планами верхнего уровня. Возможно не очень точными, но уже просеянными через «фильтр» балансировки, устранивший основные ресурсные конфликты, в т.ч. и через совещания «Производство vs. Продажи».
Важно! Никакая, даже самая чудесная система планирования, не способна устранить вред, нанесенный производству неправильными обещаниями заказчику (рынку). А обещания – это 1й уровень планирования, никак не «цеховой».
2й уровень планирования и исполнение
2й уровень планирования (синхронизация спроса и внутренней ситуации на производстве/в МТО) и далее, исполнения:
a) строится на модели «нормального» формирования ПСИ под каждый заказ,
b) с их (заказов - ПСИ) последовательным (по приоритетам) планированием,
c) с учетом дат и приоритетов заказов,
d) с учетом мягкого/жесткого/условного (пере)распределения запасов и ожидаемых приходов (ЗП, ПЗ) под потребности заказов,
e) с возможностью консолидированного исполнения (при позаказном планировании!)
С постоянной (не реже, чем еженощно) актуализацией «директивной» версии плана (от даты заказа, с учетом приоритетов, «вниз и влево» - «как должно быть»), и расчетной – «как получается…». Через сравнение которых и строятся весь позаказный и производственный «мониторинг», принимаются оперативные решения.
Создание целостной системы
1. При наличии хорошо внедренной в части учетных функций «производственной ERP», где:
a) надежно реализованы и поддерживаются в актуальном состоянии «день-в-день» объекты управления исполнением/ожидаемые приходы, ЗП ПЗ,
b) своевременно «день-в-день» отслеживаются перемещения запасов, изменения объектов управления спросом (заказы клиентов, прогнозы спроса, точки перезаказа и пр.),
c) изменения в КСИ/ТСИ…
… реализация целостной системы, ERP + СПМ, выглядит следующим образом.
2. По системам, объектам управления и функциям процессы планирования, исполнения и мониторинга реализуются следующим образом (бизнес-логика).
a. Для 1го уровня планирования (моделирование, планирование, балансировка).
i. В СПМ передаются:
1) ТСИ, с преобразованием в рСИ (ресурсные составы). Как вариант, рСИ могут быть созданы в СПМ вручную,
2) запасы и ожидаемые (ЗП, ПЗ) приходы для ключевых элементов рСИ,
3) запасы готовых изделий,
4) параметры мощности производственных ресурсов – узких мест (календари работы, численность, эффективность и пр., согласно модели ресурсного планирования). Как вариант, могут поддерживаться в СПМ независимо,
5) объекты управления спросом (Заказы, прогнозы, точки перезаказа готовых изделий и т.п.).
ii. По завершению процесса моделирования из СПМ в ERP передаются заказы с измененными датами, изменения в ТСИ/ПСИ (для реализации раннего запуска каких-либо ДСЕ), графики работы узких мест.
b. Для второго уровня планирования (синхронизация).
i. В СПМ передаются:
1) ПСИ. Или ТСИ с преобразованием в СПМ в ПСИ,
2) ЗП, ПЗ, и их статус (% выполнения или «обещанные даты» завершения),
3) Запасы. Закупаемые, производимые и готовых изделий. И/или – действия с запасами.
ii. В СПМ выполняются действия по планированию производства и МТО (синхронизированное, несколько-итерационное, позаказное).
iii. ПДО/ПДБ цехов/участков анализируют план запуска, запускают производство – формируют объекты исполнения - ПЗ.
iv. Ответственные сотрудники МТС выполняют аналогичные действия с формированием ЗП.
v. По факту формирования из СПМ в ERP передаются сформированные ПЗ и ЗП (СПМ) с автоматическим формированием ПЗ ERP
c. Исполнение, т.е. действия с ЗП, ПЗ, действия с запасами – выполняются в ERP, факт передаетс в СПМ (см.п.b.i.2).
d. Мониторинг (позаказный, производственный, МТО) – в СПМ.
3. С т.зр. системной архитектуры, интеграция систем может быть описана следующим образом.
a. На физическом уровне решаются низкоуровневые вопросы, индивидуальные для каждого конкретного предприятия:
1) механизм обмена:
ü через какую-то интеграционную шину/готовое ETL приложение,
ü напрямую между системами;
2) правила сопоставления кодов справочников:
ü принята единая кодификация,
ü каждая система работает в “своих” кодах и есть какая-то MDM система, к которой обращаются за переводом кодов системы-источника в коды системы-приемника.
b. Какими интеграционными возможностями обладает каждая из систем:
1) предоставляется ли REST API,
2) форматы данных, с которыми работает система.
СПМ готова практически к любому сценарию интеграции:
1) СПМ предоставляет REST API для выполнения CRUD операций со своими объектами,
2) каждый объект СПМ имеет поле mdm_code, для хранения соответствия с записью в MDM системе,
3) в СПМ есть своя внутренняя очередь заданий на выгрузку:
a) задания на выгрузку данных попадают в очередь по событиям в системе (например, создание объекта, смена статуса итд). Есть настройка, определяющая какие объекты по каким событиям следует выгружать,
b) очередь обрабатывается асинхронно отдельным процессом в фоновом режиме,
c) результатом обработки задания может являться:
ü отправка http(s) запроса по определенному адресу,
ü сохранение файла в директорию.
d) Поведение системы при возникновении ошибок выполнения заданий также настраивается для каждого типа объектов. Например, при отправке http запроса внешняя система оказалась недоступна. Варианты поведения:
1) игнорировать ошибку, продолжать выполнение других заданий,
2) остановить очередь, пока ошибка не будет исправлена,
3) ждать ручного решения оператора,
4) попытаться отправить запрос повторно через m минут, прекратить попытки после n неудачных запросов;
4) формат выгружаемых и загружаемых в СПМ данных - JSON. Возможна настройка конвертации в другие форматы.
Заключение
Наша практика показала практическую реализуемость предлагаемой схемы. Целостная система ERP+СПМ может быть реализована достаточно быстро, c практически гарантированным получением как операционного (адекватное планирование производства и МТО, оперативный и достоверный мониторинг), так и бизнес-результата (увеличение пропускной способности производства и т.п.). Последний, однако, зависит от желания и возможности изменения концепции управления. Немаловажную часть в котором играет отказ (поэтапный) от сдельной оплаты труда, отказ от попериодной (месяц) парадигмы планирования, с фиксацией и выдачей месячных планов «под подпись» и некоторых других, вполне возможных к реализации изменений.
[1] Под системой, где не оговорено иначе подразумевается бизнес-система управления, т.е. методы, концепция, процессы и поддерживающая их ИТ-система.
