4. KRÓTKOOKRESOWE PLANOWANIE PRODUKCJI 4.1. Istota i

Zarządzanie produkcją i usługami
Temat 4
4. KRÓTKOOKRESOWE PLANOWANIE PRODUKCJI
4.1. Istota i zadania planowania krótkookresowego
Krótkookresowe planowanie produkcji (ang. Short Term Planning) realizowane jest w trakcie
bieżącego funkcjonowania systemu produkcyjnego. Z uwagi na charakter planowania
w praktyce używa się często jego zamiennych określeń, jak: planowanie wykonawcze,
bieżące, operatywne bądź ogólnie harmonogramowanie.
Celem krótkookresowego planowania produkcji jest bieżące opracowywanie wykonawczych
planów (harmonogramów):
 realizacji wyrobów gotowych (harmonogramy produkcji),
 realizacji składników (plany potrzeb materiałowych na surowce oraz komponenty
kupowane i wytwarzane w przedsiębiorstwie),
z uwzględnieniem strategii planowania ustalonej na poziomie planowania średniookresowego.
W tym zakresie, podobnie jak hierarchicznie wyższy plan produkcji, również bieżąco ustalane
plany (harmonogramy) produkcji powinny spełniać postulaty:
 skuteczności – zaspokajanie potrzeb rynkowych w realizacji bieżącej sprzedaży
(asortyment, ilość, termin dostawy),
 realności – zbilansowanie z dostępnością zasobów materiałowych (zapasów) i zdolności
produkcyjnej,
 efektywności – minimalizacja kosztów drogą racjonalnego wykorzystania zasobów.
Rezultatem planowania wykonawczego jest określenie zadań planistycznych dla poszczególnych
komórek przedsiębiorstwa (produkcji i zaopatrzenia), udzielających odpowiedzi na pytania:
 co, ile i na kiedy produkować? (wyroby gotowe, elementy serwisowe),
 co, ile i kiedy wytwarzać? (elementy wytwarzane w przedsiębiorstwie),
 co, ile i kiedy kupować? (elementy sprowadzane z zewnątrz).
Czyli ustalenie ilościowo-czasowych parametrów przepływów materiałowych w ramach
realizowanych procesów produkcyjnych.
1
Zarządzanie produkcją i usługami
Temat 4
4.2. Parametry i normatywy planowania krótkookresowego
Opracowanie planów krótkookresowych wymaga dysponowania przez planistów określonymi
wielkościami planistycznymi nazywanymi normatywami planowania, określającymi zadania
planistyczne w przekroju ilościowym i czasowym. Do podstawowych normatywów
planowania zalicza się: wielkość serii i partii, cykl produkcji i zaopatrzenia oraz zapasy.
Przepływ materiałów przez system wytwórczy przedsiębiorstwa w uproszczonym ujęciu
zobrazowano na rys. 4-1.
Rys. 4-1. Przepływ materiałów w relacji: dostawcy – produkcja – odbiorcy
Parametrami określającymi przepływ materiałowy w przedsiębiorstwie są:
 parametr ilościowy (wielkość przepływu), obrazujący w przełożeniu na wymiar
pieniężny wielkość zamrożonego kapitału obrotowego w zapasach materiałowych,
 parametr czasowy (szybkość przepływu), obrazujący w przełożeniu na wymiar pieniężny
czas zamrożenia kapitału obrotowego w zapasach materiałowych.
Normatywami planowania decydującymi o parametrze ilościowym przepływu są wielkości
serii i partii [8, s. 41].
Seria produkcyjna (Batch Size) stanowi liczbę jednakowych wyrobów jednorazowo
wspólnie wytwarzanych i rozliczanych.
Partia (Lot Size) stanowi liczbę jednakowych elementów wyrobów wspólnie realizowanych i
rozliczanych. Partia może przyjmować dwie postacie:
 partia produkcyjna – liczba jednakowych elementów wyrobów finalnych jednorazowo
wspólnie produkowanych,
 partia zakupu – liczba jednakowych elementów wyrobów finalnych jednorazowo
wspólnie kupowanych.
Z kolei normatywami planowania decydującymi o parametrze czasowym przepływu są czasy
realizacji zamówień i zleceń [76, s.165].
2
Zarządzanie produkcją i usługami
Temat 4
Czas realizacji zamówienia (Delivery Time) dotyczy relacji zewnętrznych z odbiorcą i jest
okresem czasu między złożeniem przez klienta zamówienia, a otrzymaniem przez niego
gotowych produktów (inaczej nazywany czasem dostawy).
Czas realizacji zlecenia (Lead Time) dotyczy z kolei relacji wewnętrznych przedsiębiorstwa
(zadań planistycznych) i jest okresem czasu między rozpoczęciem a zakończeniem realizacji
zlecenia na wykonanie serii lub partii. Z uwagi na wcześniejsze wyróżnienie dwóch rodzajów
partii, czas realizacji zlecenia przyjmuje również dwie postacie:
 cykl produkcji – okres czasu od rozpoczęcia do zakończenia realizacji serii lub partii
produkcyjnej (czas realizacji zleceń wewnętrznych),
 cykl zaopatrzenia (czas dostawy) – okres czasu od złożenia zamówienia w dziale zaopatrzenia
do przyjęcia dostawy partii kupowanej (czas realizacji zamówień zewnętrznych).
Istotny wpływ na długość czasu realizacji zamówień klientów ma, omówione wcześniej,
środowisko produkcyjne w jakim przedsiębiorstwo funkcjonuje. Istotę jego oddziaływania na
szybkość dostaw, z zaznaczeniem relacji między czasem dostawy a czasem realizacji
produkcji i zaopatrzenia, przedstawiono na rys. 4-2.
Rys. 4-2. Środowisko produkcyjne a czas dostawy i czas realizacji zleceń.
Jak widać z rysunku, pomimo często długiego czasu realizacji fazy zaopatrzenia
materiałowego (realizacja zleceń zakupu) oraz produkcji (realizacja zleceń produkcyjnych),
długość czasu realizacji zamówień klientów (czasu dostawy) jest istotnie zróżnicowana
3
Zarządzanie produkcją i usługami
Temat 4
w zależności od środowiska produkcyjnego. Najkrótszym czasem dostaw charakteryzuje się
środowisko „produkcja na magazyn” PNM, najdłuższym – „konstrukcja na zamówienie”
KNZ obejmująca, oprócz omówionych faz zaopatrzenia i produkcji, dodatkową fazę
projektowania produktu.
Scharakteryzowane i przedstawione na rys. 4-3 normatywy planowania wykonawczego:
wielkość serii i partii oraz długość cyklu produkcyjnego i zaopatrzenia, kształtujące
ilościowo-czasowe parametry przepływów materiałowych, obrazują ilość i czas ich
przebywania w przedsiębiorstwie. Wielkości te są ze sobą ściśle skorelowane, wpływając na
trzeci podstawowy normatyw planowania – wielkość zapasów1.
Rys. 4-3. Ilościowo-czasowe normatywy planowania produkcji
4.3. Procedury planowania krótkookresowego
Opracowanie krótkookresowych planów (harmonogramów) produkcji wymaga realizacji
trzech procedur (rys. 4-4). Procedury te realizowane są na każdym poziomie planowania
wykonawczego z różną dokładnością wynikającą z ustalonych dla danego poziomu
parametrów planowania w przekroju przedmiotowym, podmiotowym i czasowym.
Rys. 4-4. Procedury planowania krótkookresowego
1
Szerszy opis tych związków w temacie 5
4
Zarządzanie produkcją i usługami
Temat 4
Planowanie zadań (zleceń)
Planowanie zadań stanowi nadrzędną wyjściową procedurę planowania, a jej rezultatem jest
ustalenie planowanych do realizacji zadań (zleceń) w przekroju przedmiotowym (co i ile?).
Proces przekształcania potrzeb klientów w zadania dla wewnętrznych komórek przedsiębiorstwa
zilustrowano na rys. 4-5.
Rys. 4-5. Przekształcanie potrzeb rynku w zadania wewnętrzne przedsiębiorstwa
Punktem wyjścia w realizacji procesu przedstawionego na rysunku są potrzeby rynku
reprezentowane przez prognozy popytu i zamówienia odbiorców. Zamówienie stanowi
formalny dokument specyfikujący potrzeby klienta (asortyment, ilość, termin dostawy i in.).
Dla zaspokojenia tych potrzeb tworzone są w przedsiębiorstwie pozycje planu, na które
wystawiane są zlecenia produkcyjne i zakupu. Zlecenie produkcyjne dotyczące wyrobów jest
dokumentem określającym parametry produkcji serii wyrobów (asortyment, ilość, termin
realizacji i in.) i stanowi pozycję planu (harmonogramu) produkcji wyrobów adresowaną do
montażu końcowego. Między omawianymi zleceniami a zamówieniami mogą wystąpić
następujące relacje:
 zamówienie odpowiada ściśle wystawianemu zleceniu – relacja występująca najczęściej
w przypadku zamówień na wyroby indywidualne wytwarzane jednostkowo.
 zamówienie może tworzyć wiele zleceń (pozycji planu) – relacja występująca w przypadku
zamówień na różne asortymenty lub na ten sam wyrób z różnymi terminami dostaw
(dotycząca najczęściej zamówień długookresowych),
 produkcja objęta jednym zleceniem może zaspokajać potrzeby wielu zamówień –
relacja występująca najczęściej w przypadku wielu zamówień na te same wyroby
z jednakowymi lub zbliżonymi terminami dostaw.
5
Zarządzanie produkcją i usługami
Temat 4
W dalszej kolejności w oparciu o ustalony plan produkcji wyrobów tworzone są pozycje
planu potrzeb materiałowych, na które wystawiane są zlecenia na produkcję i zakupy
elementów składowych wyrobu. Zlecenie na produkcję tych elementów jest dokumentem
określającym parametry produkcji partii elementów (asortyment, ilość, terminy rozpoczęcia
i zakończenia produkcji i in.), natomiast zlecenie zakupu – dokumentem określającym
parametry zakupu partii elementów (asortyment, ilość, terminy zamawiania i dostawy i in.).
Ustalone zlecenia zakupu dział zaopatrzenia przekształca następnie w zamówienia do
dostawców, stając się dla nich klientem (odbiorcą) w zewnętrznym łańcuchu dostaw.
Planowanie w czasie (terminowanie)
Planowanie w czasie (terminowanie) stanowi drugą procedurę planowania wykonawczego, a
jej rezultatem jest określenie terminów (okresów planowania) realizacji ustalonych zleceń w
kategoriach:
 terminy zakończenia (spływu) produkcji serii wyrobów,
 terminy rozpoczęcia i zakończenia realizacji partii elementów kupowanych
i produkowanych.
Problematykę terminowania zadań (zleceń) w ujęciu ogólnym przedstawiono na rys. 4-6.
Rys. 4-6. Planowanie w czasie (terminowanie) zleceń w horyzoncie planowania
W analizowanym na rysunku sześciotygodniowym horyzoncie planowania przyjęto:
 dwutygodniowy normatywny czas realizacji planowanego zlecenia (cykl produkcji),
 tydzień 2, jako najwcześniejszy możliwy termin rozpoczęcia realizacji zlecenia,
 tydzień 6, jako najpóźniejszy dopuszczalny termin zakończenia realizacji zlecenia.
Najwcześniejszy możliwy termin rozpoczęcia uwarunkowany jest dostępnością wolnej
zdolności produkcyjnej. Natomiast najpóźniejszy termin zakończenia jest określony poprzez
wymagany termin dostawy. Między tymi terminami istnieje względna swoboda lokowania
6
Zarządzanie produkcją i usługami
Temat 4
planowanego zlecenia w czasie. W tym zakresie wyróżnia się dwa przeciwstawne rodzaje
(sposoby) terminowania: terminowanie „w przód” i „wstecz”.
Terminowanie „w przód” (Forward Scheduling) – zgodne z kierunkiem czasu i procesu
produkcyjnego, polega na umieszczaniu realizacji zlecenia w czasie począwszy od
najwcześniejszego możliwego terminu rozpoczęcia (co przedstawiono na rys. 4-7).
Rys. 4-7. Ilustracja terminowania „w przód”
Zaletą terminowania „w przód” jest zwiększona pewność wykonania zadań w pożądanych
terminach końcowych, uzyskiwana przez tworzenie buforów (rezerw) czasowych – w przykładzie
rezerwa trzech tygodni. Negatywnym skutkiem jest zbyt wczesne angażowanie środków
obrotowych oraz wydłużanie cyklu produkcji wyrobów.
Terminowanie „wstecz” (Backward Scheduling) – przeciwne do kierunku czasu i procesu
produkcyjnego, polega na umieszczaniu realizacji zlecenia w czasie począwszy od
najpóźniejszego dopuszczalnego terminu zakończenia (co przedstawiono na rys. 4-8).
Rys. 4-8. Ilustracja terminowania „wstecz”
7
Zarządzanie produkcją i usługami
Temat 4
Pozytywnymi skutkami terminowania „wstecz” są: racjonalne (krótkookresowe) angażowanie
środków obrotowych oraz krótkie cykle produkcyjne wyrobów. Podstawową wadą jest
natomiast zwiększone ryzyko nieterminowego wykonania zadań w przypadku wystąpienia
zakłóceń w realizacji produkcji (brak rezerw czasowych).
W praktyce korzysta się zwykle z obydwu przedstawionych przeciwstawnych sposobów
terminowania jak i z rozwiązań pośrednich. Rozwiązanie optymalne stanowi najczęściej
pewien kompromis uwarunkowany różnymi czynnikami, jak np. dostępność zasobów
zdolności produkcyjnej, terminowe potrzeby odbiorców i in.
Planowanie obciążeń (bilansowanie)
Po ustaleniu wielkości i terminów realizacji zleceń produkcyjnych należy sprawdzić realność
ich wykonania, a w przypadku wystąpienia niezgodności podjęcie działań regulacyjnych.
Realizowane jest to w trzeciej procedurze planowania wykonawczego – planowania obciążeń
(bilansowania). Celem procedury jest zbilansowanie pracochłonności zleceń z dostępną
zdolnością produkcyjną w poszczególnych okresach planowania, czyli spełnienie poznanego
już wcześniej (por. temat 3) warunku wystarczającego realizacji planu.
Procedura bilansowania realizowana jest zwykle iteracyjnie z procedurą terminowania
w układzie sprzężenia zwrotnego. Ustalane terminy zleceń determinują obciążenie wolnej
zdolności produkcyjnej w określonych okresach planowania. Obciążenie zdolności
determinuje z kolei realność ustalanych terminów i ewentualną konieczność ich korekty.
Problematykę bilansowania obciążeń w ujęciu ogólnym przedstawiono na rys. 4-9.
Rys. 4-9. Obciążenie zdolności produkcyjnej pracochłonnością planowanego zlecenia
8
Zarządzanie produkcją i usługami
Temat 4
W analizowanym na rysunku przypadku przyjęto:
 pracochłonności planowanego zlecenia w okresie planowania odpowiada wysokość
symbolizującego ją prostokąta,
 dwutygodniowy normatywny czas realizacji planowanego zlecenia (cykl produkcji),
 poziom nominalnej zdolności produkcyjnej symbolizuje linia przerywana
 ustalone wstępnie terminy realizacji zlecenia – rozpoczęcie (tydzień 2) i zakończenie
(tydzień 2)
Stwierdzone w wyniku realizacji procedury planowania obciążeń dysproporcje w obciążeniu
zdolności produkcyjnej (na rys. 4-9 przeciążenie w tygodniu 2) wymagają podjęcia działań
korygujących celem doprowadzenie do zrównoważenia (zbilansowania) obciążenia z poziomem
dostępnej zdolności. Niedobór zdolności produkcyjnej stwarza konieczność uruchomienia
dodatkowych środków celem likwidacji przeciążeń. Jej nadmiar oznacza z kolei niepełne
wykorzystanie maszyn i urządzeń oraz pracowników. Obie sytuacje są niekorzystne,
wpływając na zmniejszenie efektywności wytwarzania. Możliwe sposoby wyrównywania
bilansu obciążenia zestawiono w tabeli 4-1.
Tabela 4-1. Sposoby wyrównywania bilansu obciążenia
Zmniejszenie pracochłonności zadania
ZMIANA
PRACOCHŁONNOŚCI
(obciążenia)
Zwiększenie pracochłonności zadania
Z zachowaniem cyklu normatywnego
Przesunięcie
w czasie
Z wydłużeniem cyklu normatywnego
Zmniejszenie zdolności produkcyjnej
ZMIANA ZDOLNOŚCI
PRODUKCYJNEJ
Zwiększenie zdolności produkcyjnej
Przesunięcie w czasie
Ogół przedstawionych w tabeli działań podejmowanych w celu wyrównania bilansu obciążenia
można podzielić na dwie grupy.
1) działania zmieniające poziom i strukturę pracochłonności zleceń,
2) działania zmieniające poziom i strukturę zdolności produkcyjnej.
W ramach pierwszej grupy wyróżnia się działania:
 zmniejszające pracochłonność zleceń (zmiana technologii, wykorzystanie wydajniejszych
urządzeń, kooperacja bierna itp.),
9
Zarządzanie produkcją i usługami
Temat 4
 zwiększające pracochłonność zleceń (dodatkowa produkcja na magazyn, zwiększenie
wielkości zlecenia, kooperacja czynna itp.),
 przesuwające zadania w czasie: z zachowaniem normatywnego cyklu produkcyjnego
(przesunięcie zadania na inny termin) lub jego wydłużeniem.
W ramach drugiej grupy wyróżnia się działania:
 zmniejszające zdolność produkcyjną (zmniejszenie zatrudnienia, skrócony czas pracy,
tworzenie stanowisk rezerwowych itp.),
 zwiększające zdolność produkcyjną (zwiększenie zatrudnienia, nadgodziny itp.),
 przesunięcie w czasie (regulacja okresów remontów i urlopów).
Rysunki 4-10 oraz 4-11 ilustrują dwa wybrane sposoby niwelowania przeciążenia zdolności
z rys. 4-9 poprzez przesunięcie realizacji zadania w czasie (z zachowaniem i wydłużeniem
normatywnego cyklu produkcji).
Rys. 4-10. Przesunięcie zlecenia w czasie z zachowaniem cyklu normatywnego.
Rys. 4-11. Przesunięcie zlecenia w czasie z wydłużeniem cyklu normatywnego.
10
Zarządzanie produkcją i usługami
Temat 4
Duża liczba wymienionych w tabeli 4-1 różnych działań regulacyjnych stwarza szerokie
możliwości ich wykorzystania dla wyrównywania bilansu obciążenia zdolności produkcyjnej.
Wybór właściwych sposobów i kolejność ich wykorzystania podyktowane są zwykle
względami ekonomicznymi (progresja kosztów).
4.4. Rodzaje harmonogramowania
Kombinacje przedstawionych rodzajów (sposobów) terminowania zleceń oraz bilansowania
ich pracochłonności ze zdolnością produkcyjną tworzą cztery podstawowe rodzaje
harmonogramowania zadań planistycznych (tabela 4-2).
Tabela 4-2. Rodzaje harmonogramowania.
TERMINOWANIE
OBCIĄŻANIE
Nieograniczone
Ograniczone
W przód
Nieograniczone
harmonogramowanie w przód
(Infinite Forward Scheduling)
Ograniczone
harmonogramowanie w przód
(Finite Forward Scheduling)
Wstecz
Nieograniczone
harmonogramowanie wstecz
(Infinite Backward Scheduling)
Ograniczone
harmonogramowanie wstecz
(Finite Backward Scheduling)
Terminowanie z obciążaniem nieograniczonym, nazywane w praktyce terminowaniem „czystym”
polega na umieszczaniu zadań w pożądanych terminach realizacji bez równoczesnego
bilansowania zdolności produkcyjnych. Odwrotnie – terminowanie z obciążaniem ograniczonym
polega terminowaniu zadań z równoczesnym uwzględnieniem dostępności zasobów zdolności
produkcyjnych.
Kombinacja terminowania „w przód” z obciążaniem ograniczonym daje w efekcie tzw.
ograniczone harmonogramowanie „w przód” (Finite Forward Scheduling), charakteryzujące
się największą pewnością realizacji zleceń w pożądanych terminach końcowych i gwarancją
dotrzymania,
uzgodnionych
z
klientami,
terminów
dostaw
produktów
finalnych.
Największym ryzykiem niedotrzymania tych terminów charakteryzuje się natomiast tzw.
nieograniczone harmonogramowanie „wstecz” Infinite Backward Scheduling), tworzone
z kombinacji terminowania „wstecz” z obciążaniem nieograniczonym. Rozwiązania pośrednie
dają również pośrednie rezultaty w czasowych parametrach przepływów materiałowych.
11
Zarządzanie produkcją i usługami
Temat 4
Prezentowane w dalszej części metody i systemy zarządzania produkcją w przedsiębiorstwie
wykorzystują w swojej logice różne, z przedstawionych powyżej, rodzaje harmonogramowania.
Tradycyjnym sposobem uzyskiwania w nich zbilansowanych harmonogramów produkcji jest
harmonogramowanie dwuetapowe, realizowane w dwóch następujących cyklach:
CYKL 1 – terminowanie nieograniczone (obciążanie stanowisk pracochłonnością zadań
w pożądanych terminach realizacji bez uwzględnienia dostępnych zdolności
produkcyjnych),
CYKL 2 – obciążanie ograniczone (bilansowanie obciążenia ze zdolnością produkcyjną
i wyrównywanie bilansu).
W przypadku braku możliwości wyrównania bilansu w CYKLU 2 następuje powrót do
CYKLU 1 i korekta ustalonych terminów, co istotnie wydłuża czas prac planistycznych.
Bardziej zaawansowane współczesne systemy zarządzania produkcją, celem uzyskania
lepszych i szybszych efektów planowania, realizują w tym zakresie harmonogramowanie
jednoetapowe2 – czyli terminowanie i bilansowanie zadań z uwzględnieniem dostępności
zasobów i innych ograniczeń oraz korekta terminów w jednym cyklu obliczeniowym.
Np. koncepcja zarządzania wąskimi przekrojami OPT/TOC tworząca w tym zakresie rozwiązanie hybrydowe,
stanowiące kombinację kilku rodzajów harmonogramowania produkcji.
2
12