TERMELÉSTERVEZÉS ÉS TERMELÉSIRÁNYÍTÁS 1. A termeléstervezésről általában A termelési (gyártási) folyamat leírja azokat a műveleteket, amelyeket a termék előállítása során végre kell hajtani. E műveletek hatásaként: - megváltozhat a termék fizikai formája (gépipar), - átalakulhat az anyag kémiai szerkezete (vegyipar), - a termék más tulajdonába kerülhet (kereskedelem), - a termék helye megváltozhat (szállítás), - a termék „kora” növekedhet (raktározás), - a termék állapota, minősége változhat (javítóipar) stb. A folyamatokat mindig újra kell tervezni, valahányszor - bevezetünk egy új terméket, - megváltoztatjuk a régi terméket, - az igény a termék iránt jelentősen megváltozott, - az eddigi termelési költségek megemelkedtek, - a versenytársak olcsóbb termékkel jelentek meg, - a gyártási kapacitás kicsinek bizonyul stb.
2. Folyamatok tervezése Tipikus gyártási folyamatok: - egyedi gyártás, - kis sorozatú gyártás, - nagy sorozatú gyártás, - tömeggyártás, - folyamatos termelés. Egyedi gyártás - az adott termékből néhány darabot kell elkészíteni, - minden termék más-más gyártási folyamatot igényel, - univerzális gépekre, jól képzett szakemberekre van szükség, - az egy termékre jutó költség magas. Kis sorozatú gyártás - egy-egy termékből korlátozott mennyiséget kell elkészíteni - termékenként bizonyos rendszer már kialakítható 1
- a gyártási folyamatok párhuzamosan is folyhatnak - a gyártóberendezések univerzálisak, általában nagy részük kihasználatlanul áll Nagy sorozatú gyártás - jellemző, hogy egy-egy gyártóberendezésen (gépen) hosszabb időn át ugyanazon műveleteket kell elvégezni - a gyártott termékek száma az előzőeknél kisebb, - az alkalmazott gépek itt is univerzálisak, de megjelennek az egyes ismétlődő műveletekhez a célszerszámok, célgépek Tömeggyártás - ugyanazon terméket, nagy mennyiségben állítjuk, - specializált gyártóeszközöket lehet alkalmazni, a termék ritkán változik, az „optimális” folyamat kialakítható, - a gyártás részben automatizálható. Folyamatos gyártás - ez tulajdonképpen az előzőnek felel meg, azzal a különbséggel, hogy itt nem „egységeket” állítunk elő Az egyes termék-életszakaszokban más-más lehet a gyártás. A tervezéskor, a prototípus készítésekor pl. tipikusan egyedi gyártási módszereket kell alkalmazni. Később, a bevezetés fázisában már a kis sorozatú gyártás elvei szerint dolgozhatunk, majd ha a termék iránt a kereslet megnőtt, az igényektől függően választhatunk a nagysorozatra vagy a tömeggyártásra való áttérésről.
3. Technológiai folyamatok A technológiák osztályozása A technológiai eljárások alapvetően a következők lehetnek: • kézi (manuális), • gépesített, • automatizált. Kézi technológiák: rugalmasak, de kis termelékenységűek, magas a termelési költség, képzett munkaerőt igényel. (egyedi gyártás) A gépesített gyártás: a termelékenység magas, a fajlagos (termékegységre jutó) költségek alacsonyak, a beruházási költség jelentős. (sorozatgyártás) Az automatizált termelés: alig igényel emberi közreműködést, A termelékenység és a beruházási költség igen nagy, a fajlagos költség igen alacsony. (tömeggyártás)
2
Összes költség
Kézi Gépi Automatizált
Kézi
Gépi
Automatizált Termelés
Az automatizálás fajtái - fix automatizálás. Ilyen például egy konvejor rendszer. - flexibilis, programozható automaták: NC (numerically controlled) gépek, CNC (computerized numerically controlled) gépek, - számítógéppel támogatott gyártás: (CAM – computer aided manufacturing) - következő lépés az automatizálásban a rugalmas (flexibilis) gyártási rendszerek bevezetése: (FMS – flexible manufacturing systems) számos CNC gép és robot munkáját központi számítógép koordinálja, irányítja és ellenőrzi. A központi számítógép már nem csupán a termelési, de a kapcsolódó logisztikai (szállítási, rakodási) folyamatokat is összehangolja. Az FMS részei ezért: - a központi számítógép, - a számítógép által irányított termelőberendezések, - a számítógéppel vezérelt szállítórendszerek, - a számítógéppel koordinált rakodási, árufelvételi és áruleadási rendszerek. Számítógéppel támogatott tervezés (CAD – Computer Assisted Design) A CAD rendszerek: - csökkentik a tervezési időt, - meglévő tervek gyors módosítását teszik lehetővé, - a tervezett termék alakját, látképét igen pontosan és tetszés szerinti látószögből készítik el, - a terv műszaki adatait gyorsan és pontosan meghatározzák, - a szükséges tervdokumentációkat elkészítik, - terv-adatbázisokkal rendelkeznek, ill. ilyen létrehozását lehetővé teszik, - megadják az anyagtervet, - más számítógépes rendszerekkel kapcsolatot tartanak fenn. - tervezés és gyártás összekapcsolása: CAD/CAM rendszerek, amelyekben a 3
számítógéppel megtervezett gyártmány-adatokat automatikusan átvezetik a számítógéppel irányított gyártásba - a FMS és a CAD/CAM rendszerek együtt az integrált gyártás (CIM – Computer Integrated Manufac-turing) lehetőségét adják. (általában tartalmazzák a számítógépes adminisztrációt –pénzügy- munkaügy- számvitel-, valamint a marketing és a logisztika számítógépes támogatását is).
4. A termelés logisztikai kérdései A logisztikai lánc (legfontosabb) lépcsője a termelés. Logisztikai szempontból a termelés egy olyan anyagáramlási lépésnek tekinthető, amelynek során anyagátalakulás következik be. Az átalakítási folyamat olyan sajátosságokkal rendelkezik, ami sajátos irányítási formákat igényel. Ezt az irányítást termelésirányításnak (TIR) nevezzük. A termelésirányítás azon műszaki, gazdasági és szervezési tevékenységek összessége és szervezett kapcsolata, amely biztosítja a meglévő műszakigazdasági adottságoknak és lehetőségeknek megfelelő termelés biztosítását, a szerzett tapasztalatok hasznosítását.
Miért fontos a termelésben a logisztikai szemlélet? - a termelési átfutási idők mintegy 10-15 %-al csökkenthetők, - a JIT elveinek alkalmazásával a termelő gépek és berendezések kihasználása 15- 25 %-al növelhető, - a készletgazdálkodás szervezettebb lehet, ezáltal a tárolandó mennyiségek akár 30- 40 %-al is csökkenthetők, - javul a piaci kiszolgálás, csökkennek a veszteségek, illetve az áruromlás. A vállalatok versenyképességének megtartása, illetve növelése megkívánja, hogy a gyártási és logisztikai rendszerek "vásárló orientáltan" kerüljenek kialakításra.
4
4.1. A termelés irányítása A korszerű termelésirányítás jellemzői: a) Szoros kapcsolat a technológiával A termelésirányítás a technológia közvetlen környezetében működik. A beavatkozási lehetőségek a szűkebb értelemben vett technológiai paraméterek körénél jóval szélesebbek. A technológia környezetből következik, hogy mindenütt alkalmazható konkrét megoldásokat nem lehet adni. b) Gyors bevezetés Az új fejlesztések mielőbbi gyártásba kerülése kulcskérdés. Rugalmas, jól szervezett termelésirányítás ezt az időt képes jelentősen lecsökkenteni. c) Rugalmasság A piaci hatások erősödése rugalmas termelésirányítást igényel. Az eladók piacát jelentő „tolásos” (push rendszerű) hazai piac folyamatosan átalakul a vevők (pull rendszer) piacává. Megrendelések odaítélésében egyre döntőbb kérdéssé válik a szállítási határidő, ami csak rugalmas termelésirányítás mellett lehetséges. d) Hatékonyság A termelésirányítás milyensége alapvetően meghatározza a rendelkezésre álló erőforrások kihasználását. Így pl. megfelelő ütemezésű algoritmus esetén a termelésirányítás biztosíthatja a minél jobb gépkihasználást. Ez a költségek alacsony szinten tartása miatt lényeges.
4.1.1. A termelésirányítás feladatai A termelésirányítás feladatai: - a termelés előkészítése; - a termelés feltételeinek biztosítása; - az operatív tervezés (programozás); - az operatív irányítás; - a gyártási (és az irányítási) folyamat fejlesztése. A termelésirányítást meghatározó tényezők: - a termékek és a technológia sajátosságai; - a gyártási lehetőségek (kapacitás, megbízhatóság, általános állapot); - a vállalati környezet szervezettsége (felelősség, hatáskörök, információáramlás); - a vállalaton kívüli környezet (a megrendelések jellemzői, az értékesítés bonyolítása, írott és íratlan szabályok). 5
4.1.2. A termelésirányítás alapelvei, elemei A termelésirányítás, mint irányítás, egy szabályozási körrel modellezhető. Az irányítást tervek alapján kell végezni. A terv az alapjel funkcióját tölti be az irányításban.
Mérés és ellenőrzés A tervek végrehajtása során elért eredmények számbavétele. Az eltérés nagyságától függően a döntés lehet: - közvetlen beavatkozás a folyamatba (szaggatottal); - utasítás, ami során módosítja az alsóbb szint tervét; - tájékoztatja a magasabb vezetői szintet az eltérésről.
6
4.1.3. A termelésirányítás ütemezési kérdései - operatív tervezés, vagy programozás, Az ütemezési feladatok a következők: Kérdés Ütemezés -----------------------------------------------MIT? gyártmányütemezés MIKOR? időbeli ütemezés HOL? berendezés-ütemezés KI? munkaerő - ütemezés A kérdések sorrendje egyúttal a tervezés menetét is jelenti. Gondot okozhat a döntési változók által felvehető értékek nagy száma. A számítógéppel támogatott módszereknél is nagyon gyakori a gép-ember interakció. Az ütemezés gyakorlatilag az igények és erőforrások összhangba hozását jelenti, ami optimális hozzárendelést igényel. Ez az optimum valamilyen célfüggvény szélsőértékét jelentheti egy adott feltételrendszer mellett. Feltételrendszer: − az erőforrások korlátosak; − a vevői elvárások; − a tervekből adódó korlátok. Célfüggvény: − a termelési költségek minimalizálása (de pl. állásidő-csökkentés esetén a készletek növekedhetnek); − a berendezések maximális kihasználása (leállás, indítás, várakozás indításra, amortizációs költség); − a kiadások megfelelő ütemezése (általában késleltetés a likviditási gondok elkerülésére, ez azonban a kockázat növekedésével jár); − a munkaerő maximális kihasználása (az állás hátrányai: keresetcsökkenés, ellentétes hatású az ösztönzési rendszerrel, mert csökken a munkamorál).
7
Az irányítási tevékenység utasítások kiadását jelenti, amelyek: egyértelműek, ellentmondásmentesek, gazdasági szempontból optimálisak. Az irányítás legyen dinamikus és adaptív, vagyis az időbeli folyamatosság fenntartásával a zavaró tényezőkre választ tudjon adni, képes legyen a változó környezethez való gyors alkalmazkodásra.
4.2. A TIR számítógépes támogatása A mai korszerű termelésirányító rendszerek már nem nélkülözhetik a számítógépes támogatást.
4.2.1. A számítógépes TIR fontosabb moduljai A számítógépes TIR általában a következő modulokból épül fel: 1.
Kibocsátási ütemterv
2.
Adatbázis
3.
A kibocsátási ütemtervhez kapcsolódó anyag- és félkésztermékszükséglet meghatározása
4.
A kibocsátási ütemterv gyártó kapacitás-szükséglet meghatározása
5.
Operatív programozás (a részfeladatok pontos ütemezése)
6.
Műhelyszintű irányítás
7.
Készletgazdálkodás, anyagbeszerzés, szerszámgazdálkodás
8.
Költségszámítások
9.
A vevők kiszolgálása
10. Üzemfenntartás Különböző modulokkal kiegészítve már nemcsak termelési, hanem vállalatirányítási rendszer hozható létre.
8
Például:
BAAN (TRITON) Gyártás Konstrukciós adatok kezelése Konstrukciós változások kezelése Kódolás és besorolás CAD-integráció
Multi-Site-MPS Anyagszükséglet tervezés Kapacitásszükséglet tervezés Likvidítás analizis Ismétlődő gyártás Termeléstervezés
Standard cikkek kezelése Változó és rendelési tételek kezelése Darabjegyzékek Munkatervek Gyártási költségszámítás Készletgazdálkodás Raktározási hely kezelése Adagkövetés Elosztás tervezése
Termék konfigurálás Előkalkuláció Projektirányítás & -ellenőrzés Hálótervezés Projektszükséglet tervezés Termelés Időgazdálkodás Controlling
Datorg - Team
A gyártási modul (alapkonfigurációban) a következő részeket foglalja magában: • • • • • • • • • • • • • • •
Tervezési adatok kezelése (Engineering Data Manage-ment, EDM) Cikk karbantartás (Item Control, ITM) Darabjegyzék karbantartás (Bill of Materials, BOM) Technológiai műveleti jegyzékek (Routing ,ROU) Műhelyszintű gyártásirányítás (Shop Floor Control, SFC) Munkaóra elszámolás (Hours Accounting, HRA) Önköltségszámítás (Cost Accounting, CPR) Fő gyártási ütemterv (Master Production Scheduling, MPS) Anyagszükséglet tervezés (Material Requirements Planning, MRP) Kapacitásszükséglet tervezés (Capacity Requirement Planning, CRP) Likvidítás igény tervezés (Liquidity Requirement Planning, LRP) Termék konfigurálás (Product Configuration, PCF) Termék osztályozás (Product Classification, GRT) Ismétlődő gyártás (Repetitive Manufacturing, RPT) Projekt irányítás (Project Control, PCS) - egyedi gyártásban • Projekt költségvetés (Project Budget, PCS) - egyedi gyártásban 9
4.2.2. Sorozat- és tömeggyártás szükségletszámítása A szükségletszámításhoz (anyag, félkésztermék, gyártókapacitás, szerszám, költség, stb.) alkalmazható a beépülési fa. (más néven Gozinto-gráf )
A beépülési fának mint gráfnak a vonalai anyagokat reprezentálnak, és az anyagfelhasználási normával súlyozhatók. A példában D és E kiindulási alapanyagok felhasználásával állítjuk elő B félkészterméket, G felhasználásával Fet, F-ből és H-ból a C-t valamint B és C félkésztermékek felhasználásával az A-t.
4.2.3. Operatív programozás Ütemezési kérdések Az erőforrás-szükséglet meghatározása után kerül sor a műveletek időskálán történő elhelyezésére, az ütemezésre. Három alapvető ütemezési algoritmus van: Ütemezés a legkorábbi kezdésre A legkorábbi kezdésre történő ütemezés esetében minden műveletet annyira előrehozunk, amennyire az lehetséges. Hátránya - mivel a tevékenységeket előre hozza -, hogy az anyagokat és más erőforrásokat korán kell biztosítani, ezért költséges, viszonylag magasak a lekötött eszközök, magas a befejezetlen termelés állománya.
10
Ütemezés a legkésőbbi befejezésre Az előzőnek éppen a fordítottja. Mindent akkorra ütemez, amikorra éppen el kell készülnie. Bármilyen zavaró körülmény, mely késleltetést okoz, veszélyezteti a teljes gyártási program időbeni befejezését. Előnye, hogy a költségek is a lehető legkésőbb merülnek fel, és alacsony a befejezetlen készlet, illetve a késztermékkészlet aránya. Az előző két módszer kombinálása a hálós ütemezés, hálótervezés alkalmazása.
4.2.4. Műhelyszintű irányítás A műhelyszintű irányítás alapvető feltétele a szükséges gyártási dokumentáció, információk megléte. Ez különböző műveleti, technológiai törzsadattárak felhasználásával biztosított. A másik tevékenység a gyártás előkészítésében az anyagok és a félkésztermékek biztosítása. Ez a következő tevékenységeket tartalmazza: − beszerzés; − raktári készletellenőrzés; − foglalás; − utalványozás; − kivét; − szállítás, anyagmozgatás; − felhasználás; − könyvelés; − a termelés számbavétele; − a felhasználás(ok) elemzése.
4.2.5. Egyedi- és kissorozatgyártás (projectek) TIR-a Az egyedi- és kissorozatgyártás termelésirányításában használt módszerek alapvetően eltérnek a sorozat- és tömeggyártásnál használható módszerektől. Az egyedi tevékenységek nehezen normázhatók, így más módszereket kell találni a megfelelő ütemezésre. Az adott korlátok melletti célfüggvény értékek elérése hálós tervezési technikával biztosítható.
11
4.4. A JIT termelés Általánosan a JIT egy működési filozófia, ami a veszteség csökkentésén, az alkalmazottak bevonásán, az állandó folyamatfejlesztésen keresztül a költségcsökkentésért, a kiszolgálás és a minőség javításáért küzd. A termelési és készletezési folyamatok:
(A JIT egyik eredménye az ú.n. logisztikai gondolkodásmódnak, megközelítésnek, ami szerint a részrendszerek optimuma helyett a teljes rendszer optimumára kell törekedni.) A cél a zavartalan, hatékony anyag- és információáramlás. Ez a globális optimumra való törekvés vezethet oda, hogy valamelyik készletszintre a 0 érték az optimális. Elsősorban az ismétlődő - többnyire nagysorozatú, vagy tömeg - gyártásban alkalmaznak ilyen rendszert. A JIT által: − − − −
a készletek (és a hozzájuk kapcsolódó) költségek a legalacsonyabbak, csökken az átfutási idő, gyorsabban lehet reagálni a változó és egyéni igényekre, a minőségi problémák azonnal kiderülnek (Ha készletre gyártunk, előfordul, hogy egy nem megfelelő félkész termékkel feltöltjük a raktárt, és ez csak akkor derül ki, amikor elkezdik őket felhasználni.). A készlet - időben - eltolja a hibák felismerését. − kisebb a helyigény.
12
4.3.1. A JIT elemei 1. Állandó termelési volumen. 2. Alacsony készlet 3. Kis tételek. 4. Gyors, kevés költséggel járó átállás. 5. A célnak megfelelő üzemelrendezés. 6. Hatékony megelőző karbantartás. 7. Többszakmás munkások. 8. Magas minőségi szint. 9. Együttműködési készség a problémák megoldásában. 10. Megbízható szállítók. 11. Húzó rendszer 12. Folyamatos tökéletesítés. 13. Erős informatikai kapcsolat, kommunikáció a vevő és szállító között. Néhány példa: 1. Állandó termelési volumen. A JIT megbízható működöséhez szükséges, hogy állandó legyen az anyagáram a különböző műveleti helyek között. A hosszú távú állandó termelési ütem érdekében gyorsan, akár műszakon belüli többször is váltanak egyik termékről a másikra. A sorozatokon belül az egyes termékek mennyisége közel állandó. A mennyiségi igények különbözőségét az egyes sorozatok előfordulási arányának beállításával kezelik. Ha pl. egyes termékekre az igény: A : 5 db B : 10 db C : 20 db D : 5 db Ekkor a triviális sorozat például: AAAAABBBBBBBBBBCCCCCCCCCCCCCCCCCCCDDDDD Ehelyett az alap- és segédanyagokra, munkaerőre és kapacitásra vonatkozó állandó igény hosszabb távon akkor tartható fenn, ha a termelési sorrend például a következő: ACBCBCDCACBCBCDCACBCBCDCACBCBCDCACBCBCDC Ez a megoldás a gyártórendszer különböző részeire azonos terhelést eredményez.
13
11. Húzó rendszer A nyomó és húzó rendszer kifejezés két alapvetően különböző megoldás az üzemen belüli gyártási és anyagmozgatási döntésekkel kapcsolatban. Nyomó rendszernél a kezdeményező a gyártó, aki a tervek szerint előállítja és továbbítja a félkész termékeket. Húzó rendszernél a gyártó a felhasználó igénye szerint, annak kérésére továbbít. (a gyártó, megmunkáló vagy szállító a saját üteme szerint bocsátja ki a félkész- (vagy kész) terméket, függetlenül a felhasználás pillanatnyi ütemétől.
Nyomó (toló) rendszer (push system) A húzó rendszert a felhasználó irányítja. A kibocsátás egy húzó jel kiadása után következik. Az előállítási megmunkálás a felhasználás ütemét követi. Elvárja az előállítótól, hogy például vegye figyelembe a felhasználó problémáit.
Húzó rendszer (pull system) A húzó rendszereknek jelentős előnyeik vannak: − Egyszerűek: viszonylag kis ráfordítással, rövid idő alatt megvalósíthatók. Még számítógép alkalmazását sem igénylik. − Önszabályozóak: a húzás révén nincs szükség külön szabályozásra. − Állandó méretek, tételnagyság: A küldő számára jelent előnyt, ha állandó tételnagyságokra van igény. − Tetszőleges, csökkenthető tételnagyság: A szállítások gyakorisága és a szállítandó tétel nagysága kapcsolatban van egymással. A kettő optimuma a megfelelő méretű szállító/tároló eszközzel beállítható. − A gyártásközi készletek ellenőrzés alatt tarthatók. Mivel mindig az igényeknek megfelelő a termelés, ezért nem alakulnak ki hatalmas gyártásközi kész14
letek. Ennek fontos feltétele az összehangolt kapacitás. A húzó rendszerek egyik megvalósítása a kanban: A kanban japán szó, kártyát, látható feljegyzést jelent. A termelésirányításban alkalmazott kanban általánosan kommunikációt, a felhasználótól az ellátó irányába kiadott húzó-jelet jelent. Az eredeti kanban irányítási rendszer esetén a jelhordozó egy kártya. Működése az alábbi elemekből tevődik össze. 1. A felhasználónál igény jelentkezik. 2. Kiadja a hívójelet. 3. Az igényt teljesítik. A kártyás kanban működése
A rendszer működésének modellje:
A módszer bevezetésekor úgy célszerű eljárni, hogy több konténert helyezünk üzembe, és nem töltjük meg őket teljesen. Így, szükség esetén a konténerekbe több, nagyobb mennyiségű anyag helyezhető el, és a felhasználónál több tele konténer is tartható.
15
Kettős kanban. Vannak esetek, amikor az előállító és a felhasználó között nem nélkülözhető a raktár. Ilyenek lehetnek: -eltérő kapacitás, -több felhasználó, több előállító, -nagy távolság. A raktározást is tartalmazó kanban modellje az ábrán látható.
Kanban területek Nemcsak a tárolóeszközök, hanem a terület is szolgálhatja a készletek korlátozását. Az ilyen munka(hely)közi helyek a kanban területek. Mindegyik munkahely csak a hozzátartozó kanban területről dolgozik. Ha egy terület kiürül, akkor azt a megelőző fázisból feltöltik. A terek befogadóképessége függ a kapacitásviszonyoktól, a véletlen ingadozástól.
16
Összevetés a JIT és a hagyományos felfogás között: Paraméter
JIT
Hagyományos felfogás
Készlet
Passzív vagyon. Elfedi a problémákat. Törekedni kell a csökkentésére, elhagyására.
Vagyon. Biztonságot nyújt. Megóv bennünket a minőségi vagy mennyiségi hiányosságoktól, géphibáktól, határidőcsúszástól, előrejelzési hibáktól stb.
Tételnagyság
Csak amennyi éppen szükséges. A készletezési és átállási költségek közötti optimalizálás eredménye.
Átállások
Fel kell őket olyan mértékben gyorsítani, és költségeiket csökkenteni, hogy elveszítsék jelentőségüket. Kiküszöbölendők. Annál kisebb a felhalmozódott probléma, minél rövidebbek a sorok. Partner. Figyelembe veszi a vevő igényeit, a vevő pedig a saját gyára részének tekinti.
Sorok
Szállító
Minőség
Karbantartás
Nem lehet hiba, egyébként veszélyben a termelés. (Zéró defekt.) Megelőző jellegű és hatásos.
Bevezetési idő
Rövid
Dolgozók
Aktív részesei a folyamatnak. Folyamatos tökéletesítés.
Elfogadott tény, veszteségként figyelembe véve.
A folyamatos működés biztosítéka a sor. Az erőforrások jobban hasznosíthatók. Ellenfél, akivel szemben minél jobb pozícióba kell kerülni. Többel tárgyalni, lehetőleg kijátszani őket egymás ellen. Némi hiányosság elviselhető. Optimalizálás. Szükség szerint. Nem kritikus a beépített pufferek miatt. Hosszú. Több idő van a különböző tevékenységek (marketing, anyagbeszerzés, gyártási feltételek biztosítása) elvégzésére. Elszenvedik az irányítást és fejlesztést. Végrehajtók.
17
