Řízení výroby Ivan Gros ivan.gros@vscht.cz

Dodavatelé výrobků a služeb Výrobce finálních výrobků 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

Technologické operace Výrobní proces Výrobní stupně Výrobní operace 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 Technologické operace Výrobní proces Výrobní stupně Výrobní operace Logistické operace

Výrobní proces – vymezení rámce Výrobní stupeň 1 Výrobní stupeň 2 Výrobní stupeň k … Kontrola jakosti Sklad výrobků Sklad surovin 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 stupeň 1 Výrobní stupeň 2 Výrobní stupeň k … Kontrola jakosti Sklad výrobků Sklad surovin V případech, kdy je skladování suroviny součástí technologického procesu – homogenizace suroviny začíná výroba uložením surovin na sklad Výrobní proces Výrobní stupeň 1 Výrobní stupeň 2 Výrobní stupeň k … Kontrola jakosti Sklad výrobků Sklad surovin V případech, kdy je skladování výrobků součástí technologického procesu – homogenizace výrobku, zraní, poslední operace – zahrnuje se sklade mezi výrobní stupně

Technologický proces Hmotné toky ve výrobním procesu Výrobní proces – klasifikace Podle charakteru technologického procesu: mechanicko-technologický Technologický proces chemicko-technologický biochemický energetický Podle organizace hmotných toků: kusová Hmotné toky ve výrobním procesu kontinuální sériová po dávkách (diskontinuální) hromadná

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

Postupný způsob organizace výroby 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

Postupný způsob organizace výroby tc délka výrobního cyklu ts sled dávek ti trvání operací q velikost dávky t1 t2 t3 t4 Operace 1 Operace 2 Operace 3 Operace 4 Postupný způsob organizace výroby ts q=1 ts=ti,max=t2 tc =S ti = t1 + t2 + t3 + t4 Nejkratší délka výrobního cyklu Nízké časové využití operací Sled dávek je dán trváním nejdelší operace

trváním nejdelší operace . velikost dávky 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

Smíšený způsob organizace výroby 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 Podíl na trhu Pružnost služeb Úplnost služeb Termín vyřízení objednávky Stav zásob polotovarů Délka výrobního cyklu Velikost výrobní dávky Výrobní náklady Využití výrobního zařízení Náklady na objednávky Tržby Zisk

Velikost dávky q a délka výrobního cyklu tc T délka plánovacího období D očekávaná poptávka tc Počet dávek D/q 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 X Průměrná zásoba x = q.T.c / 2 q/2 q T c výrobní náklady polotovaru X stav zásob v naturálních jednotkách Využití výrobního zařízení a délka výrobního cyklu tc = T.q /D q = tc . D / T q3 tc q2 q1 f = F – D . t z / q 100 f / F f = F – T . t z / tc

Problémy řízení výroby: Pravidlo 6W WHY? Proč vyrábět? WHO? Kdo vyrábí? Lokalizace výrobních prostředků WHAT? Co vyrábět? Lokalizace předmětu výroby WHICH METHOD? Jak vyrábět? Volba technologie, pracovních postupů WHERE? Kde vyrábět? Lokalizace v místě WHEN? Kdy vyrábět? Lokalizace v čase

Požadavky na informace Plánování výroby Krok Výstup Cíl, obsah Požadavky na informace 1 Plán distribuce DRP Kolik, kam, kdy a v jaké kvalitě, v jakém balení dodat Potvrzené objednávky Předpovědi poptávky 2 Plán výroby MPS Kolik, kdy, kde a v jaké kvalitě vyrobit Stav zásob výrobků v distribučním řetězci Termíny vyřízení objednávek 3 Plán zásobování MRP Kolik, kdy, kde a v jaké kvalitě nakoupit Normy spotřeby, kusovníky, stav zásob polotovarů, surovin 4 Plán kapacit CRP Bilance, hrubé rozvrhování kapacit Kapacitní normy Průběžné doby výroby Výrobní postupy Plán oprav

Plánování výroby Krok Výstup Obsah Požadavky na informace 2.1 Plán výroby MPS Rámcový plán výroby Roční časový horizont Podniková úroveň Plán distribuce DRP Stav zásob hotových výrobků 2.2 Prováděcí plán Rozpis výrobních úkolů v čase, místě Časový horizont 1–3 měsíce Úroveň závody, dílny… Roční plán výroby Termíny plnění objednávek Kapacitní normy Průběžné doby výroby Výrobní postupy Plán oprav 2.3 Operativní řízení výroby Zpracování výrobních příkazů na dekády, týdny,pracoviště, výrobní linky, stroje, pracovníci Aktuální stav plnění plánu VÝROBA Údaje o skutečném průběhu výroby, stav plnění zakázek 2.4 Nové operativní příkazy Návrh změn rozpisu plánu, výběr optimální varianty

Dopředné plánování - cíl: každou operaci ukončit co nejdříve Podmínka: výrobní proces lze přerušit t1 Harmonogram průběhu realizace objednávek 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 operace 1 t2 operace 2 t3 dávka 1 operace 3 t4 dávka 2 dávka 3 operace 4 Termíny vyřízení 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 Nerealizovatelné! operace 2 operace 3 Harmonogram průběhu realizace objednávek operace 4 Termíny vyřízení 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 Harmonogram průběhu realizace objednávek operace 4 Termíny vyřízení objednávek

Jak řadit výrobky na jednotlivé operace, kdy a v jakém sledu v čase 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: Zahájení i-té operace na k-tém výrobku skj Prostoj i-té operace mezi výrobky k a k+1, dkj Trvání i-té operace na k-tém výrobku tkj Trvání i-té operace na k+1. výrobku tk+1,j Operace 1. Operace 2. 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

Jednoduché modely - Jonsonův algoritmus 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 Postup: 1. krok: Najdeme Je-li to pro j = 1 (první operace) Je-li to pro j = 2 (druhá operace) Bude vyráběn výrobek i jako první v pořadí Bude vyráběn výrobek i jako poslední v pořadí 2. krok: Vyloučíme a přejdeme ke kroku 1 Bude další výrobek zařazen za v předchozím kroku už zařazený vlevo Bude další výrobek zařazen před v předchozím kroku už zařazený vpravo Pokud je více stejných trvání, má řešení více variant

Výrobek / trvání operace hodin 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 a b c d 1. 5 4 2 1,5 2. 2,5 3,5 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 15 Celková průběžná doba výroby čtyřech výrobků bude 15 hod. Zařízení u operace 2. má 4 hodiny prostojů

Nelze zaručit, že prostoje na operacích budou nulové! 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!

Výrobek / trvání operace hodin Ilustrace V tabulce jsou trvání tří operací v hodinách na čtyřech výrobcích a, b, c a d, které je třeba vyrobit co nejdříve Operace Výrobek / trvání operace hodin a b c d 1. 5 4 2 1,5 I =1.+ 2. 7,5 4,5 2. 2,5 3,5 3 II = 2.+ 3. 6,5 8,5 5,5 3. 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 19 20 21 Celková průběžná doba výroby čtyřech výrobků bude 21 hod. Zařízení u operace 2. má 4 hodiny prostojů

Model pro stanovení pořadí pro k operací pro i = 1, 2, … m a k = 1, 2, … 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