Производственное планирование от Гантта до ERP. Что такое OPT, Just-in-time, CIM, CALS? Какова их связь с ERP и MRP II?

Концепция ERP предложена аналитической фирмой GartnerGroup не так давно, в начале 90-х [Keller96], и уже подтвердила свою жизнеспособность. Но и ERP — не последнее слово в концепциях управления предприятиями. К тому же наряду с ERP в публикациях можно встретить множество иноязычных названий и аббревиатур, например, MRP и MRP II, CAD/CAM/CAE, PDM, MES, OPT, CIM, SCM, CRM, CALS, COMMS и другие. Откуда они взялись? Какая идея лежит в сердцевине каждой концепции? Иногда стоящая за неким сокращением система является частью другой из указанного списка, иногда — нет, и эти системы должны взаимодействовать. В одном случае они могут относиться к разным идейным поколениям, в другом — к одному поколению, но даже не к смежным слоям в архитектуре информационно-управляющей системы.

Все же из всех «кличек» ERP еще значительное время будет одной из основных, и хотя бы даже поэтому справедливо выбрать ее в качестве фокуса внимания. Но для того, чтобы сознательно принять решение о целесообразности внедрения на предприятии новых методов управления и планирования на основе концепции ERP и получить эффект, надо не только учитывать, для решения каких задач создавалась концепция, но и выяснить, в чем ее отличия от «предшественников». А начать полезно с истории возникновения и становления этих самых предшественников.

Планирование до ERP

Развитие методов управления промышленными предприятиями в начале ХХ века связывают прежде всего с именами Фредерика Тейлора и Генри Гантта. Ф. Тейлор (Frederick W. Taylor), запомнившийся многим читателям по... «‘научной’ системе выжимания пота», является создателем производственного планирования как дисциплины. Он исследовал факторы, влияющие на производительность, и методы рациональной организации рабочего времени. На основе анализа тысяч экспериментов были сформулированы рекомендации по организации промышленного производства и по обучению кадров. Фредерик Тейлор выдвинул идею узкой специализации, выделил планирование как важнейший элемент организации производства и считал, что производственным планированием должны заниматься профессиональные менеджеры.

Генри Гантт (Henry L. Gantt) работал вместе с Ф. Тейлором над количественными методами организации производства. Один из методов наглядного упорядочения работ — диаграммы Гантта (Gantt Charts) — и сегодня считается одним из стандартов де-факто. Идея Гантта состояла в том, что главным ресурсом планирования является время, а основой принятия управленческих решений — сравнение запланированного и фактического состояния работ. На диаграммах Гантта по горизонтали обычно показывают интервалы времени, а по вертикали — работы, операции, оборудование. Горизонтальные отрезки отражают длительность выполнения работ. Выбрав по горизонтальной оси текущий момент времени и получив оперативную информацию о ходе производства, можно сопоставить фактическое состояние дел и планировавшееся.

Все современные системы управления проектами и планирования предлагают представление графиков работ в виде диаграмм Гантта. В то же время диаграммы Гантта имеют ряд очевидных недостатков. Например, с помощью диаграмм Гантта неудобно планировать многовариантные взаимосвязанные цепочки работ (в строительных, военных, государственных проектах, производстве). Для таких задач в военном ведомстве США в 50-е годы были предложены методы сетевого планирования, или методы выбора «критического пути». Кроме того, диаграммы Гантта удобно применять только для одного критического ресурса — времени. При необходимости учета еще нескольких ресурсов, например, технологической оснастки – диаграммы Гантта надо воспринимать как «объемные», приобретающие ряд измерений по числу учитываемых ресурсов. Это удобно для визуальной интерпретации планов, но затрудняет их анализ.

Работы Ф. Тейлора и Г. Гантта легли в основу научных дисциплин, возникших в середине ХХ века, — промышленной инженерии (Industrial Engineering), занимающейся управлением и организацией производства, а также исследования операций (Operations Research). С исследованием операций связаны работы по применению математических методов формализации человеческой деятельности, в том числе в производстве и планировании. Разработаны многие статистические и оптимизационные алгоритмы планирования, используемые в современных системах. Например, в SAP R/3 [SAP96] для прогнозирования потребностей в продукции (функция Forecast) с учетом информации о фактическом спросе за предыдущие периоды, используются статистические и эвристические методы (расчеты сезонных колебаний спроса, расчеты по трендам). Еще одним примером являются методы оперативного планирования (функция Scheduling), подсистемы планирования производства (PP) SAP R/3, в которых «зашиты» алгоритмы расчета даты выполнения заказа, сокращения длительности производственного цикла, минимизации переналадок оборудования и др. (Заметим, что SAP R/3 упоминается как пример реализации упоминаемых здесь и далее функций.)

В начале 60-х в США начались работы по автоматизации управления запасами (Inventory Control). В результате активного роста крупносерийного и массового производства товаров народного потребления и торговли после Второй мировой войны стало очевидно, что использование математических моделей планирования спроса и управления запасами ведет к существенной экономии средств, замороженных в виде запасов и незавершенного производства. Невозможно разработать «абсолютно оптимальные методы планирования запасов», поэтому следует выбирать и адаптировать алгоритмы к специфике конкретных складских задач в зависимости от цикла производства или поставок хранимой номенклатуры, стоимости, размеров изделий, расфасовки, применяемости и спроса, объемов складов и др. Было установлено, что выбор оптимального объема партии заказа — одно из важнейших условий повышения эффективности предприятия, так как их недостаточный объем ведет к росту административных расходов при повторных заказах, а избыточный — к замораживанию средств. Управление складами (Inventory Control) в современных системах управления основано на математических методах управления запасами. Например, в подсистеме MM управления материальными потоками SAP R/3 может использоваться планирование пополнения склада на основе прогноза или по достижении минимального уровня запаса (по «точке заказа»). Предлагаются более десяти вариантов расчета оптимальной партии заказа, а также возможности включения в систему алгоритмов, разработанных пользователем.

Первые автоматизированные системы управления запасами в промышленном производстве основывались на расчетах по спецификации состава изделия (Bill of Materials). По плану выпуска изделия формировались планы производства и рассчитывался объем закупки материалов и комплектующих изделий [APICS92].

Конец 60-х связан с работами Оливера Уайта (Oliver Wight) [Уайт78], который в условиях автоматизации промышленных предприятий предлагал рассматривать в комплексе производственные, снабженческие и сбытовые подразделения. Такой подход и применение вычислительной техники впервые позволили оперативно корректировать плановые задания в процессе производства (при изменении потребностей, корректировке заказов, недостатке ресурсов, отказах оборудования).

В публикациях Оливера Уайта и Американского общества по управлению запасами и управлению производством [APICS92] были сформулированы алгоритмы планирования, сегодня известные как MRP (Material Requirements Planning) — планирование потребностей в материалах — в конце 60-х годов, и MRP II (Manufacturing Resource Planning) — планирование ресурсов производства — в конце 70-х — начале 80-х гг.

Методы планирования на заданные интервалы времени потребностей в материалах, необходимых для изготовления изделий (MRP), учитывают информацию о составе изделия, состоянии складов и незавершенного производства, а также заказов и планов-графиков производства, и состоят в следующем [Уайт78], [Родников95].

• Заказы (Orders) упорядочиваются, например, по приоритетам или по срокам отгрузки.
• Формируется объемный план-график производства (Master Schedule). Обычно он создается по группам продукции и может быть использован для планирования загрузки производственных мощностей.
• Для каждого изделия, попавшего в план-график производства, состав изделия «детализируются» до уровня заготовок, полуфабрикатов, узлов и комплектующих изделий.
• В соответствии с планом-графиком производства определяется график выпуска узлов и полуфабрикатов, а также оценивается потребность в материалах и комплектующих изделиях и назначаются сроки их поставки в производственные подразделения.

В отличие от методов теории управления запасами, предполагающих независимый спрос на всю номенклатуру, MRP часто называют методом расчетов для номенклатуры «зависимого спроса» (то есть формирования заказов на узлы и комплектующие изделия в зависимости от заказа на готовую продукцию). Алгоритм MRP не только выдает заказы на пополнение запасов, но и позволяет корректировать производственные задания с учетом изменяющейся потребности в готовых изделиях. Заметим, что методы MRP получили распространение в США и практически не применялись в Японии. Дело в том, что японские методы управления в машиностроении в основном были ориентированы на массовое производство, а американские — на мелкосерийное. В условиях мелкосерийного производства может меняться номенклатура и структура заказов. Изменение потребностей в готовой продукции ведет к изменению потребностей в комплектующих изделиях, сырье и материалах. В массовом производстве можно достаточно эффективно использовать более простые, объемные методы учета и планирования.

MRP II — это замкнутая система планирования, относящаяся к детальному планированию производства, к финансовому планированию себестоимости материалов и производственных затрат, а также к моделированию хода производства. Планируется не только выпуск изделий, но и ресурсы для выполнения плана. Начальным этапом планирования является прогнозирование и оценка производственных мощностей (Capacity Requirements Planning). Присутствует также этап объемного планирования (Master Production Scheduling). Результаты объемного планирования являются исходной информацией для планирования потребностей в материалах (MRP), изготавливаемых и поступающих по кооперации.

Замкнутость системы MRP II означает наличие обратных связей для планирования в модулях, отвечающих за управление производством и учет производства (Execution, Production activity control), а также то, что модули оценки производственных мощностей, снабжения, планирования и учета функционируют как компоненты единой системы с использованием интегрированной базы данных.

Другие методики

Не все современные концепции управления возникали в США. Так, метод планирования и управления Just-in-time (JIT — Точно вовремя) появился на предприятиях автомобильного концерна в 50-х годах. Он охватывает проектирование изделий, выбор поставщиков, обеспечение качества, планирование, учет производства и контроль (с использованием специальных бирок-ярлыков Kanban). Одна из важнейших концепций метода «точно вовремя» связана с минимизацией страховых и межоперационных заделов за счет стабилизации поставок, а также обеспечения резерва производственных мощностей. Метод «точно вовремя» не противоречит MRP и MRP II и часто предлагается в современных системах как одна из форм организации производства. Однако до сих пор он не соответствовал традиции отечественной промышленности, так как именно заделы и запасы сырья служат буфером от нестабильности поставок, смежников и растущих цен комплектующих изделий. Кроме того, в СССР считалось, то полезнее повышать значение коэффициента использования оборудования (вместо создания задела мощностей), чем рационально планировать объем межоперационных заделов, а эти два показателя — взаимосвязаны.

Методы OPT (Optimised Production Technology — оптимизированная технология производства) созданы в Израиле в 70-х годах (работы Эли Голдрайт). На их основе был разработан ряд программных пакетов. Методы OPT предназначены для максимизации выпуска продукции при сокращении объема запасов и производственных затрат. В их основе лежит определение «узких мест» (производственных мощностей или материальных ресурсов) и наиболее точный их учет при планировании. Методика оценки «узких мест» сохраняет актуальность и применяется в алгоритмах планирования и определения ресурсов производственных мощностей MRP II.

Концепция компьютеризированного интегрированного производства (CIM, Computer Integrated Manufacturing) возникла в начале 80-х годов и связана с интеграцией гибкого производства и систем управления им. CIM с точки зрения систем управления и планирования (в качестве которых используются ERP и MRP II) предполагает интеграцию всех подсистем системы управления (управления снабжением, проектированием и подготовкой производства; планирования и изготовления; управления производственными участками и цехами; управления транспортно-складскими системами; управления обеспечением оборудованием, инструментом и оснасткой; систем обеспечения качества, сбыта, а также финансовых подсистем) [APICS92].

Методы CALS (Computer-aided Acquisition and Logistics Support — компьютерная поддержка процесса поставок и логистики) [CALS99] [Родников95] возникли в 80-х годах в военном ведомстве США для повышения эффективности управления и планирования в процессе заказа, разработки, организации производства, поставок и эксплуатации военной техники. CALS предусматривает однократный ввод данных, их хранение в стандартных форматах, стандартизацию интерфейсов и электронный обмен информацией между всеми организациями и их подразделениями — участниками проекта. Методы доказали свою эффективность и переносятся в настоящее время на «гражданские» отрасли промышленности. Новая концепция сохранила аббревиатуру CALS с более широким смыслом (Continuous Acquisition and Life circle Support — поддержка непрерывного жизненного цикла продукции). Проводится стандартизация ряда аспектов CALS в международной организации стандартизации ISO. Методы CALS могут использоваться вместе с MRP II/ERP и CIM. В отличие от них CALS позволяет управлять всем жизненным циклом продукции, включая маркетинг, управление комплексными проектами, обслуживанием при эксплуатации.

В чем отличия ERP от MRP II?

Системы ERP предназначены для управления финансовой и хозяйственной деятельностью предприятий. Это «верхний уровень» в иерархии систем управления предприятием, затрагивающий ключевые аспекты его производственной и коммерческой деятельности, такие как производство, планирование, финансы и бухгалтерия, материально-техническое снабжение и управление кадрами, сбыт, управление запасами, ведение заказов на изготовление (поставку) продукции и предоставление услуг. Такие системы создаются для предоставления руководству информации для принятия управленческих решений, а также для создания инфраструктуры электронного обмена данными предприятия с поставщиками и потребителями.

Очевидно, что все предприятия уникальны в своей финансовой и хозяйственной деятельности. В то же время прогресс в разработке программных решений для задач ERP связан с тем, что наряду со спецификой удается выделить задачи, общие для предприятий самых разных видов деятельности (различные отрасли промышленности, сфера услуг, телекоммуникации, банки, государственные учреждения и др.). К таким общим задачам можно отнести управление материальными и финансовыми ресурсами, закупками, сбытом, заказами потребителей и поставками, управление кадрами, основными фондами, складами, бизнес-планирование и учет, бухгалтерия, расчеты с покупателями и поставщиками, ведение банковских счетов и др.

Основные отличия систем управления предприятиями, построенных на основе концепции ERP [Keller96], следующие.

• В ERP, в отличие от MRP II, больше внимания уделяется финансовым подсистемам.
• Системы ERP, в отличие от MRP II, ориентированы на управление «виртуальным предприятием». Виртуальное предприятие, отражающее взаимодействие производства, поставщиков, партнеров и потребителей, может состоять из автономно работающих предприятий, или корпорации, или географически распределенного предприятия, или временного объединения предприятий, работающих над проектом, государственной программой и др. [CALS99].

В ERP добавляются механизмы управления транснациональными корпорациями, включая поддержку нескольких часовых поясов, языков, валют, систем бухгалтерского учета и отчетности.

Эти отличия в меньшей степени затрагивают логику и функциональность систем, и в большей степени определяют их инфраструктуру (Internet/intranet) и масштабируемость – до нескольких тысяч пользователей. Требования к гибкости, надежности и производительности программного обеспечения и вычислительных платформ неуклонно растут.

• Растут требования к интеграции систем ERP с приложениями, уже используемыми на предприятии (например, системами проектирования, подготовки производства, учета хода производства и управления технологическими процессами, биллинга и расчета с клиентами и др.), а также с новыми разработками. Система ERP не может решить всех задач управления промышленным предприятием и часто воспринимается как хребет, на основе которого выполняется интеграция с другими приложениями.
• В новых системах ERP больше внимания уделяется средствам поддержки принятия решений и средствам интеграции с хранилищами данных (иногда включаемых в систему как новый модуль).
• В системах ERP разработаны развитые средства настройки (конфигурирования) и адаптации, в том числе применяемые динамически в процессе эксплуатации систем.

В этом обзоре концепция ERP представлена только с одной стороны — с точки зрения развития производственного планирования. Предложенный анализ концепций выстроен в историческом ракурсе и не является описанием алгоритмов. Опираясь на этот аналитический материал, более удобно говорить и о перспективах ERP, и о новых концепциях, появившихся в более позднее время.

Литература

[APICS92] APICS dictionary//edit. Cox J. F., etc. American Production and Inventory Control Society, 1992. P. 54.

[Keller96] Keller, Erik L. Enterprise Resource Planning. The changing application model // GartnerGroup, February 5, 1996, White paper. P. 8.

[CALS99] Компьютерно-интегрированные производства и CALS технологии в машиностроении. М.: Федеральный информационно-аналитический центр оборонной промышленности. 1999. C. 510.

[Родников95] Родников А. Н. Логистика. Терминологический словарь. М.: Экономика. 1995. C. 251.

[Уайт78] Уайт О. У. Управление производством и материальными запасами в век ЭВМ. М.: Прогресс. 1978, C. 302. //Oliver W. Wight. Production and inventory management in the computer age. Macmillan of Canada, 1974

[SAP96] SAP R/3 System. Function in detail. Material Management / Production Planning, SAP. 1994 / Управление материальными потоками. Перевод на русск. яз. 1996 г.