История развития стандарта управления промышленным предприятием MRP II

1.1. Развитие методологии управления MRP II и MRP-систем: предпосылки, сфера применения

В последние десятилетия промышленное производство усложнялось, росли требования клиентов к качеству продукции и уровню обслуживания, сокращалось время вывода новых продуктов на рынок, что потребовало совершенствования методологии и технологии управления. Следовало, с одной стороны, систематизировать подходы к управлению производством, а с другой стороны, ускорить решение стоящих перед предприятием задач. Их возросшая сложность диктовала необходимость снять с человека рутинные расчетные функции, задействовав потенциал вычислительной техники и позволив тем самым человеку сконцентрироваться на принятии управленческих решений. Таким образом, были объединены две тенденции: методологическое решение задач управления и применение вычислительной техники для поддержки решения этих задач.

Стандарт управления промышленным предприятием MRP II прошел в своем становлении несколько этапов. По мере развития компьютерной техники шире становились возможности в области управления производством на промышленных предприятиях. Можно сказать, что разработка и применение стандартов MRP шли в ногу с увеличением вычислительных мощностей компьютеров.

Говоря об основных преимуществах MRP-систем, следует отметить как результат их внедрения улучшение обслуживания клиентов (иначе говоря, возросший уровень сервиса) — от 15 до 26%, снижение уровня запасов — от 16 до 30%, рост эффективности работы производственных подразделений — от 11 до 20%, снижение затрат на закупку — от 7 до 13% (см. книгу Р. Гудфеллоу [6]).

Тем не менее, не весь мир пользуется MRP. Причиной этому является отсутствие определенных характеристик производственной системы, без которых успешное внедрение MRP маловероятно. Желательными характеристиками для внедрения MRP, по мнению Н. Гайвера [5], являются следующие свойства производственных систем:

1. эффективная компьютерная система;
2. точная информация о спецификациях продуктов (BOM) и состоянии запасов на предприятии для готовых продуктов и их компонентов, материалов и сырья;
3. ориентация на производство дискретных продуктов, изготавливаемых из сырья, деталей, узлов и сборочных единиц, проходящих в процессе своего изготовления через многие производственные операции;
4. длительность циклов обработки;
5. надежность устанавливаемых длительностей производственных и закупочных циклов;
6. достаточность главного календарного плана, фиксируемого на период времени, для заказа материалов без излишней спешки и путаницы;
7. поддержка и участие верхних уровней управления предприятием (топ-менеджмента).

Отсутствие первых двух условий представляет большую проблему при реализации MRP на практике, и их обеспечение требует весьма значительных затрат времени.

Д. Браун [2] среди главных причин, порождающих неудачи внедрения MRP-систем, выделяет следующие четыре:

1. недостаточное участие в проекте высшего уровня менеджмента;
2. недостаточное обучение MRP тех, кто должен будет использовать систему;
3. нереалистичные главные календарные планы производства;
4. неточные данные, в особенности спецификации (BOM) и данные о складских запасах.

Жизненно важным условием успеха внедрения MRP-системы является участие в проекте высшего уровня менеджмента предприятия. Надо понимать, что MRP-система затрагивает очень многие сферы деятельности производственного предприятия, и без поддержки должностных лиц, наделенных соответствующими полномочиями, ее реализация на практике будет встречать сильное сопротивление. Здесь можно сослаться на М. Сафизаде и Ф. Раафата, отметивших тот факт, что в производственной среде существуют формальная и неформальная системы: «Во время внедрения MRP-системы хорошо поставленная, в чем-то точная, неформальная система встречается с запросами и потребностями новой формальной системы. Инсталляция MRP может улучшить функционирование производства или же вести к сопротивлению и дезинтеграции». Авторы пишут, что MRP очень требовательна к точности и своевременности данных и строгости процедур управления производством и запасами. Часто это становится основанием для изменения стиля работы персонала, в особенности цехового персонала (начальников цехов, мастеров и др.), привыкшего с относительным успехом работать в рамках неформальной системы с опорой на негласные приоритеты и с использованием списков недостающих компонентов и материалов (hot lists или shortage lists). Лэтем (Latham) отмечает, что «для многих производственных предприятий MRP угрожает давно установившимся привычкам и прерогативам, рожденным обстоятельствами и неформальными системами» [11]. Из вышесказанного можно сделать вывод, что менеджмент должен принять на себя ответственность за формирование производственной среды, необходимой для успешного внедрения MRP. Возможно, имеет смысл допустить существование формальной и неформальной систем вместе, но на достаточно короткое время, чтобы дать возможность персоналу адаптироваться к новой системе постепенно. Однако подробное рассмотрение вопросов методологии внедрения MRP-систем выходит за рамки данной главы.

MRP — это производственная система, в основном использующаяся на производствах дискретного типа, поэтому она редко применяется для таких отраслей, как сфера обслуживания, нефтепереработка, розничная торговля, транспорт и т. п.

MRP дает наибольший эффект в ориентированных на производственный процесс системах, имеющих длительный цикл обработки и сложное многоступенчатое производство, так как в этом случае планирование деятельности и управление запасами наиболее сложны. Соответственно, и положительный эффект, достигаемый при внедрении MRP, наиболее очевиден, ибо способность MRP-систем справляться с широким потоком производственной информации позволяет осуществлять управление по отклонениям, уменьшая зону рутинных организационных операций.

MRP-системы вряд ли имеет смысл широко использовать тогда, когда спрос равномерен, партии материалов велики и изготавливаемые номенклатурные позиции многочисленны. С проблемами, возникающими в этом случае, неплохо справляются традиционные системы, например системы управления запасами по точке заказа. MRP-системы проявляют все свои свойства тогда, когда имеет место интенсивный поток изменений и высокая вариабельность размеров заказов и партий.

Таким образом, можно заключить, что MRP не применяется и не будет применяться абсолютно для всех производственных систем. Иногда она не нужна или же экономически неэффективна. Однако количество случаев внедрения MRP-систем быстро растет. Следует только помнить, что в условиях слабого компьютерного обеспечения, неактуальной нормативной информации, неэффективного стиля менеджмента MRP чудес от системы, как и от любой другой методологии, ждать не приходится. Она просто будет генерировать больше недостоверной и бесполезной информации, чем было до ее применения. MRP наилучшим образом показывает себя при хорошо управляемой в целом производственной системе, позволяя расширить доступные горизонты управления.

Д. Браун [2] отмечает, что программное обеспечение MRP-класса, которое может эксплуатироваться на платформе мини- и микрокомпьютеров, в настоящее время достаточно доступно по цене и может рассматриваться как приемлемое решение для малых производственных предприятий. Отметим, что это касается преимущественно западного рынка. Тем не менее большинство исследований и усилий по разработке в сфере MRP II направлено на развитие функциональности систем, позволяющих справиться с задачами крупных производственных предприятий. По поводу же соответствия MRP-подхода проблемам малого производственного предприятия написано немного.

Рассматривая возможность практического использования MRP II, необходимо уделять внимание, по мнению Д. Брауна [2], не столько широте применения программного обеспечения, реализующего методологию MRP II, сколько пониманию MRP-системы компаниями и эффективности использования ее как подхода к управлению производством. Практические результаты работы MRP-систем, изначально предложенные Орлицки (Orlicky), впервые получили наиболее полное отражение в работе Оливера Уайта (Oliver Wight) [22]. Он разработал схему классификации компаний с точки зрения эффективности их MRP-систем. Схема выглядела довольно просто и состояла всего лишь из 25 вопросов, касающихся технических возможностей программного обеспечения MRP, точности ведения данных, данного персоналу компании уровня образования и достигнутых посредством использования системы результатов. Результирующая оценка согласно данной классификации могла варьироваться от класса A, означавшего отличные результаты, до класса D, представлявшего ситуацию, когда единственными пользователями системы были специалисты отделов АСУ (Manufacturing Information Systems departments). Среди критериев оценки эффективности использования MRP были выдвинуты следующие:

1. использование временных единиц планирования (time buckets) не больших, чем неделя;
2. запуск процедуры планирования не реже раза в неделю;
3. отсутствие так называемого «проблемного списка» (shortage list);
4. соблюдение условий поставки (delivery performance) на уровне 95% или выше со стороны поставщиков, цехов и главного календарного плана в целом;
5. улучшение результатов работы по крайней мере по двум из следующих направлений:
   • запасы;
   • производительность;
   • обслуживание клиентов (customer service).

Эта система классификации продолжает развиваться благодаря усилиям последователей Оливера Уайта и дополняется новыми критериями для оценки эффективности эксплуатации MRP-систем (см., например, [20]).

Многочисленные исследования, проведенные в течение ряда лет, выявили несколько основных проблем внедрения MRP-систем:

1. только очень небольшой процент пользователей MRP полагают, что они успешно используют свои MRP-системы. Много систем установлено, но не внедрено, т. е. формальная система не используется на практике;
2. главное календарное планирование производства пользователями MRP не компьютеризировано, несмотря на удобство этого метода;
3. планирование потребностей в мощностях (CRP) сравнительно редко применяется пользователями MRP;
4. компьютеризированное оперативное управление производством (production activity control — PAC) вводится относительно редко.

1.2. Планирование потребности в материалах (Material requirements planning): MRP I

На первом этапе развития стандарта велась работа над отслеживанием потребности в готовой продукции, в результате чего, с учетом наличного складского запаса, формировалась календарная программа потребности в комплектующих изделиях, сырье и материалах, деталях и сборочных единицах. Эта задача была решена в компьютерном варианте в начале 60-х гг. и получила название MRP (Material Requirements Planning) — планирование потребности в материалах. Термин был введен в употребление Орлицки (Orlicky) [14]. Следует отметить, что подобная техника решения проблемы использовалась на нескольких предприятиях в Европе еще до начала Второй мировой войны, но в ручном варианте. Орлицки же первым осознал потенциал применения вычислительной техники для решения задачи управления производственными запасами. Ранние компьютерные приложения MRP были построены на основе процессора спецификаций (Bill of Material Processor — BOMP), преобразовавшего дискретный план производства родительских номенклатурных позиций в дискретный план производства и закупки номенклатурных позиций-компонентов.

Рассмотрим входные данные для задачи.

1. Данные о потребности в изделиях независимого спроса: заинтересованность в получении тех или иных номенклатурных позиций проявляет непосредственно потребитель продукции предприятия, которому эта продукция отгружается. Примерами таких номенклатурных позиций могут быть готовые изделия, запасные части, продаваемые на сторону полуфабрикаты и комплектующие и т. п. Потребность может быть представлена или прогнозом продаж, или уже имеющимися в наличии заказами покупателей, или и тем и другим одновременно. Форма представления зависит от стратегии позиционирования продуктов предприятия и его широты, глубины номенклатуры и степени диверсификации. Как правило, при стратегии позиционирования продукта «на склад» предприятия в основном имеют дело с прогнозами спроса. Подобная ситуация вообще характерна для производств, выпускающих товары народного потребления в типовом исполнении, т. е. без адаптации конкретного экземпляра продукта к требованиям покупателя. Можно сказать, что прогноз — это еще не полученные, но ожидаемые к получению заказы на продажу продукции. При стратегии позиционирования продукта «на заказ», наоборот, предприятия работают по заранее полученным заказам, осуществляя изготовление и сборку готовой продукции по спецификациям, согласованным с покупателем и учитывающим его требования относительно конструкции продукта и его состава. В качестве примера можно привести предприятия судостроения, практикующие подобную стратегию. При наличии же обоих вариантов (и «на склад», и по заказам) данные о спросе поступают из двух источников. Информация о прогнозах продаж и заказах на продажу фиксируется в главном календарном плане производства (MPS — Master Production Schedule), охватывающем все включаемые в план производства номенклатурные позиции. MPS формируется как в объемном, так и в календарном исполнении.

2. Данные о запасах продукции, сборочных единиц и материалов, а также информация об открытых заказах. При решении задачи учитываются не только запасы готовой продукции, отгружаемой на сторону, и сырья, закупаемого у поставщиков, но и запасы номенклатурных позиций всех промежуточных стадий производства продукции (полуфабрикаты собственного изготовления, сборочные единицы, узлы и т. п.). Понятие «открытый заказ» введено как для производимых, так и для закупаемых номенклатурных позиций и относится к тем заказам, изготовление или закупка которых начаты, но еще не завершены.

3. Данные о составе изделий и нормах расхода сырья, материалов и компонентов на единицу измерения готовой продукции. В теории MRP эта информация получила название BOM (Bill of Material) (спецификация). BOM может быть одно- или многоуровневым, обычным или плановым.

Одно- или многоуровневый BOM означает, что для описания структуры продукта используется обычный список или многоуровневое древовидное описание. Чем глубже эта древовидная структура, тем более жесткие требования предъявляются к точности данных о номенклатурных позициях, включаемых в эту структуру.

Обычный BOM означает, что мы имеем дело с точно указанным составом компонентов и материалов, входящих в готовое изделие в 100% случаев, жестко определенными нормами их расхода на одну единицу измерения готовой продукции и планированием производства, ориентированным на стандартные виды продукции. Графическое представление BOM применяется для более удобного визуального восприятия. Для использования в информационных системах, построенных на базе стандарта MRP, целесообразно создавать списковые структуры.

Помимо обычного BOM можно упомянуть и плановый BOM (planning bill, или pseudo bill, или super bill, или family bill). Его основное отличие от обычного BOM состоит в использовании так называемых фантомных номенклатурных позиций, т. е. тех, которые вводятся только в целях планирования производства и закупок и физически не существуют. Эта логическая единица внедряется в описание структуры продукта (спецификации) для того, чтобы описать вариативность продуктов на уровне компонентов и материалов, а также чтобы упростить прогнозирование потребности в готовой продукции. Например, компания Coca-Cola (в Санкт-Петербурге и Москве) применяет как плановую единицу вид упаковки, а не вид напитка. Причиной этого решения является относительно стабильная статистика потребления различных видов напитков, накопленная на протяжении достаточно длительного периода времени, а также сильная зависимость технологического процесса производства продукции на заводах, осуществляющих изготовление продукции из концентрата и прочих сырьевых компонентов, от вида упаковки — наряду со слабой его зависимостью от вида напитка. Применяя в качестве плановой единицы вид упаковки, компания снижает неопределенность прогнозирования и сближает работу отдела маркетинга и производственных подразделений.

При использовании фантомной номенклатурной позиции ее компонентам в качестве дополнительного атрибута присваивается показатель прогноза использования. Значение прогноза использования некоторого компонента, равное 60%, означает, что в 60% случаев этот компонент «замещает» фантомную номенклатурную позицию. Сумма значений прогнозов использования по всем компонентам фантомной номенклатурной позиции в плановой структуре обычно составляет 100%. Однако следует отметить, что возможно формирование фантомной номенклатурной позиции и с более чем 100-процентным совокупным прогнозом использования, рассчитанным как сумма прогнозов использования по всем компонентам фантомной номенклатурной позиции. В этом случае такую спецификацию (BOM) называют плановой спецификацией с возможностью избыточного планирования (option overplanning). Данная возможность позволяет сформировать своего рода страховой запас компонентов на случай колебаний спроса и отклонений распределения компонентов внутри фантомной номенклатурной позиции от нормативного.

Помимо возможности учесть вариативность структур продуктов, о которой говорилось выше, существует возможность описания компонентов номенклатурной позиции, включаемых в состав изделия не обязательно, а с некоторой вероятностью. Для них устанавливают факультативный характер включения в родительскую номенклатурную позицию и прогноз использования, меньший, чем 100%.

Более подробная характеристика спецификаций (BOM) будет дана далее, в главе 4.

Результатом вышеперечисленных действий является описание потребности предприятия в производимых и закупаемых номенклатурных позициях, выраженное в виде календарного плана. Причем особо следует отметить, что сам механизм MRP не делает различия между способами получения номенклатурных позиций (закупка или производство), предоставляя решать этот вопрос ответственным лицам, хотя всегда существует возможность задать способ получения той или иной покрывающей потребность предприятия номенклатурной позиции по умолчанию (обычно закупаемая или же обычно изготавливаемая).

С начала 70-х гг. популярность MRP поддерживается APICS (American Production and Inventory Control Society), начавшим свою деятельность в области продвижения MRP с попытки убедить людей в том, что MRP является решением многих проблем, ибо дает возможность сформировать интегрированные системы налаживания коммуникаций внутри компании и поддержки принятия решений. Тем самым MRP помогает руководящим работникам находить наиболее эффективные способы управления бизнесом в целом. APICS подчеркивало, что для успешного внедрения программ MRP необходимы понимание со стороны менеджмента и тотальное обучение персонала. Роль же математических методик оптимизации принимаемых решений была APICS уменьшена. Подчеркивалось, что реальными проблемами являются проблемы дисциплины, образования, понимания и коммуникаций.

MRP формирует два массива сообщений: плановые заказы (planned orders) и рекомендации (action messages).

Плановые заказы предлагают размер заказа, дату запуска (release date) и дату выполнения заказа (due date) как результат работы MRP в том случае, когда MRP встречается с наличием нетто-потребности (net requirements). Плановые заказы, как отмечает APICS [1], создаются компьютерной системой, существуют только в компьютерной системе и могут быть изменены или удалены компьютерной системой при последующем запуске MRP при изменении исходных данных.

Рекомендации — это результат работы системы, определяющий тип действий, необходимых для устранения текущих или потенциальных проблем. Примерами рекомендаций в системе MRP могут служить «запустить заказ», «перепланировать заказ», «отменить заказ». Рекомендации придают MRP характер системы поддержки принятия решений, хотя и в весьма ограниченном объеме, ибо MRP не предлагает полномасштабных сценариев развития событий при тех или иных вариантах решений.

Необходимо отметить, что MRP работает исходя из следующих посылок:

1. все операции осуществляются в границах одной производственной площадки, т. е. не поддерживается территориально распределенная структура предприятий;
2. производственные ресурсы не ограничены, поэтому MRP не заботится об их достаточности для выполнения сформированного плана.

Явным недостатком на данном этапе развития технологии MRP была невозможность обновить результатную информацию, получаемую в ходе работы MRP, т. е. подстроиться под изменения, возникающие в случае открытых заказов. Из-за этого первые MRP-системы, как отмечают Ландватер и Грей [9], называли «запустил и забыл» (launch and forget). Однако возможность обновления очень важна, так как среда, в которой используется MRP, весьма динамична, а частые изменения размеров заказов и сроков их выполнения не являются редкостью. Отсюда вытекает необходимость отслеживать текущее состояние открытых заказов.

Данная фаза развития стандарта MRP имела место при преобладающем характере пакетной обработки информации на удаленных вычислительных центрах (кустовых или корпоративных). Тогда интерактивные технологии развития еще не получили. Если учесть, что в настоящее время, при современном уровне развития вычислительной техники, один запуск процедуры MRP в режиме полного пересчета, согласно статистическим данным, занимает от 3 до 8 часов (в среднем), можно представить, насколько возможности для оперативного моделирования ситуации были ограничены тогда , и становится ясно, что анализ «а что будет, если?..» практически не проводился. По сути MRP просто фиксировала ситуацию в «развернутом» виде.

1.3. MRP I/CRP

Очевидно, что с ростом возможностей в области обработки данных присущие MRP ограничения перестали удовлетворять менеджеров и плановиков. Поэтому следующим шагом стала возможность обрабатывать ситуацию с загрузкой производственных мощностей и учитывать ресурсные ограничения производства. Эта технология известна как CRP (Capacity Requirements Planning).

Для работы механизма CRP необходимы три массива исходных данных.

1. Данные о главном календарном плане производства. Они являются исходными и для MRP. Стоит отметить, что запуск CRP возможен только после того, как отработало MRP, потому что исходными данными для CRP являются также результаты работы MRP в виде плановых заказов по номенклатурным позициям зависимого спроса, а не только по номенклатурным позициям независимого спроса.
2. Данные о рабочих центрах. Рабочий центр, как отмечает APICS [1], — это определенная производственная мощность, состоящая из одной или нескольких машин (людей и/или оборудования), которая в целях планирования потребности в мощностях (CRP) и подробного календарного планирования может рассматриваться как одна производственная единица. Можно сказать, что рабочий центр — это группа взаимозаменяемого оборудования, расположенная на локальном производственном участке. Для работы CRP необходимо предварительное формирование рабочего календаря рабочих центров с целью вычисления доступной производственной мощности.
3. Данные о технологических маршрутах изготовления номенклатурных позиций. Здесь указываются все сведения о порядке осуществления технологических операций и их характеристиках (технологические времена, персонал, другая информация). Этот массив данных вместе с первым массивом (MPS) формирует загрузку рабочих центров.

CRP информирует обо всех расхождениях между планируемой загрузкой и имеющимися мощностями, позволяя предпринять необходимые регулирующие воздействия. При этом каждому изготавливаемому изделию назначается соответствующий технологический маршрут с описанием ресурсов, требуемых на каждой его операции, на каждом рабочем центре. Следует отметить, что CRP не занимается оптимизацией загрузки, осуществляя лишь расчетные функции по заранее определенной производственной программе согласно описанной нормативной информации. В этом смысле и MRP, и CRP — плановые механизмы, позволяющие получать корректный и реальный план-график производства на основе использования опыта и знаний лиц, принимающих решения. Обе эти системы можно с некоторой долей условности отнести к системам поддержки принятия решений, так как они позволяют просчитывать последствия, хотя и не выдают никаких практических вариантов преодоления возникших проблем. Иногда технологию MRP называют еще MRP I. Можно отметить, что налаженная технология MRP I/CRP при наличии достаточных вычислительных мощностей позволяет по сути осуществлять моделирование ситуации.

1.4. Замкнутый цикл MRP (Closed loop MRP)

Следующим после MRP I/CRP шагом по пути развития стандарта MRP стало создание технологии «Замкнутый цикл MRP» (closed loop MRP), предложенной в конце 70-х гг. Оливером Уайтом, Джорджем Плосслом и другими (Oliver Wight, George Plossl and others). Основная идея данного усовершенствования технологии MRP заключается в создании замкнутого цикла путем налаживания обратных связей, улучшающих отслеживание текущего состояния, и развития всех областей стандарта с учетом календарного плана-графика. Отметим, что по материалам замкнутый цикл нами уже рассмотрен выше, в отличие от управления снабжением (заказы, входной поток товарно-материальных ценностей) и производством (реализация производственных заданий). То есть дополнительно необходимо было реализовать мониторинг выполнения плана снабжения и производственных операций. Это позволило снять те ограничения степени достоверности результата планирования, ранее присущие MRP I, которые существовали из-за невозможности отследить состояние открытых заказов. С добавлением указанных функций к MRP I/CRP был сформирован стандарт «Замкнутый цикл MRP», охватывающий все стороны бизнеса, связанные с изготовлением продукции.

Необходимо привести определение, которое APICS дает методологии «Замкнутый цикл MRP»: «Система, построенная вокруг планирования потребности в материалах (MRP), которая включает дополнительные плановые функции, а именно планирование производства (укрупненное планирование) (production planning (aggregate planning)), разработку главного календарного плана производства (master production scheduling) и планирование потребности в мощностях (capacity requirements planning). После того как вышеописанные фазы планирования пройдены, и планы были приняты как реалистичные и достижимые, начинается исполнение планов. Это включает в себя такие функции управления производством, как измерение входного/выходного материального потока (мощности) (input-output (capacity) measurement), формирование подробных графиков и диспетчирование, а также отчетность по предполагаемому отставанию от графиков от завода и от поставщиков, формирование графиков поставщиков и т. д. Термин «замкнутый цикл» означает, что эти элементы не просто включены в общую систему, но и существует обратная связь от функций исполнения, с тем чтобы планирование было всегда корректным? [1].

В случае с технологией «Замкнутый цикл MRP» в процесс вовлечены только операции, связанные со снабжением и производством, а процессы сбыта (продаж) и финансового учета технологией не задействованы, хотя их включение в MRP-стандарт позволило бы нам не только замкнуть цикл управления, но и наладить полнофункциональную цепь поставок товарно-материальных ценностей по схеме «снабжение — производство — сбыт» и довести продукт до потребителя, гармонизировав тем самым комплексную технологию управления бизнесом. Следует отметить, что бизнес-планирование и планирование продаж и операций (Sales & Operations Planning) в контур MRP I/CRP не входят, а приведены лишь для иллюстрации связи MRP I/CRP с вышестоящими уровнями планирования.

Автор: Д.А.Гаврилов
Источник: Отрывок из книги Гаврилова Д. А. «Управление производством на базе стандарта MRP II.»