תכנון ייצור – סוגי תכנון שונים לסוגי מפעלים שונים

תכנון ותזמון הייצור הם אתגרים גדולים ביותר לכל ארגון. שליטה ואופטימיזציה בתזמון הייצור יכולה להזניק ארגון קדימה מבחינת זמני אספקה.

מה זה תכנון ותזמון הייצור?

במקרה הטוב שלו, תכנון ותזמון הייצור מתייחס לבניית תוכנית ייצור או תור עבודות לכל מכונה באופן שיאפשר לנו למקסם את התפוקה על המכונה ובמקביל יאפשר לנו לספק כל הזמנה בלו"ז הקצר ביותר.

אני אתייחס ל 3 סוגי ארגונים מהקל אל הכבד:

1. מפעל קלאסי פשוט –

תכנון ייצור למפעל שבו יש מכונות, שמטעינים אותם בחומר והם מייצרים מק"ט מסויים. אין שלבים נוספים בתהליך הייצור שמתחרים על משאבים. לדוגמה מפעל פלסטיק שמייצר כוסות וצלחות חד פעמיים. איש התפ"י מתזמן בכל פעם מק"ט אחר על אותה מכונה. נוצרת לו רשימה שהוא יודע פחות או יותר מתי כל אחד מהמק"טים יעלה לייצור וכמה זמן זה צפוי לקחת. תכנון ייצור מהסוג הזה נעשה פעמים רבות באקסל כאשר הזמן מחושב לפי גודל המנה וזמן התקן. מה חשוב לעשות בתכנון ייצור כזה:

• להחליט לפי מה מתעדפים: זמן אספקה, זמן כניסת ההזמנה, דחיפות המגיעה מהמכירות או כולם ביחד.
• לתכנן נכון עם זמני סאטאפ מינימליים. תכנון נכון חוסך המון המון זמן בייצור.
• במידה ויש מספר מכונות המסוגלות להריץ את אותם מוצרים ניתן לכתוב תוכנית אופטימיזציה פשוטה שתזהה בעיות בתכנון ותמליץ על תכנון המביא למינימום את זמני הסאטאפ ופוגע רק מעט בזמני האספקה אם בכלל.
• תוכנית הייצור במקרה כזה תראה כמו בתמונה או בווריאציה כל שהיא עליה:

הרחבה על תכנון במפעל פשוט ניתן לקרוא בלינק הבא

2. מפעל מורכב יותר –

במפעל זה החומר מיוצר במספר שלבים בעזרת מספר משאבים עד שנוצר המק"ט. בדרך כלל אחד או יותר מהמשאבים הוא משאב שנדרש ליותר מקו ייצור אחד ולכן צריך לתזמן את המשאבים כך שיהיו לנו מינימום זמני המתנה. הנה דוגמה מאד פשוטה למפעל מורכב. במקרה זה בחרתי במפעל שמייצר מוצרי חלב:

ניתן לראות מהתרשים שיש לנו 2 קווי ייצור שמשתמשים במשאבים המשותפים: מחלקת השקילה ומחלקת האריזה. עכשיו תניחו שמדובר בעשרים קוויי יצור כאלו שמתחרים על הזמן של המשאבים המשותפים. לזה ניתן להוסיף כל מיני אילוצים, כמו זמני המתנה בין שלבים, או כמו האילוץ שמק"ט מסויים לא יכול להכנס לייצור אחרי מק"ט אחר מטעמי כשרות. האילוצים הללו מקשים מאד על בניית תוכנית ייצור פשוטה ומתוזמנת היטב. לצורך זה יש מגוון רחב מאד של תוכנות תזמון (Scheduling) שתפקידן הוא לקחת את כל האילוצים ולייצר תוכנית אופטימלית לכל המשאבים כאשר לכל משאב נוצרת תוכנית הדומה לתוכנית שראינו במפעל הפשוט. מערכת תכנון הייצור גם מראה את הקשרים שבין המשאבים. ניתן לראות מתי מק"ט מסויים אמור להיות מיוצר בכל אחד מהשלבים ובכל אחד מהמשאבים. התוכנה גם מאפשרת כלי what if כך שניתן לראות מה היה קורה לכ התוכנית אם היינו מקדימים מק"ט מסויים על חשבון האחרים. הנה דוגמה לאיך תוכנה כזאת נראית:

תוכנות ה scheduling  יכולות להיות משולבות עם ERP כלומר גם קוראות וגם כותבות או כ Stand alone כלומר תוכנה שרק קוראת נתונים ומייצרת תוכנית עבודה.

אני עבדתי בעבר עם תוכנה מהסוג הזה הנקראת Adexa ואני גם מכיר את תוכנת הפלניט הנפוצה פה בארץ עם או בלי ממשק ל ERP. ישנם תוכנות רבות שנכנסו לארץ בזמן האחרון כך שיש מבחר. מה שחשוב כמו תמיד זה מי האדם שמטמיע את התוכנה.

למי שעובד בארגון מורכב ואין לו תוכנית תזמון ייצור (כנראה הוא גם לא מתזמן את הייצור באופן מדוייק) אני מאד ממליץ לקנות תוכנה מהסוג הזה כמה שיותר מהר. לא ברור איך אפשר לעבוד בלעדיה. ניתן לקרוא כאן פוסט על יישום תוכנה כזאת ב Planit.

3. ארגון סופר מורכב –

ארגון סופר מורכב הוא כזה שרצפת הייצור והאילוצים שלו הם כל כך מורכבים שלא ניתן לתכנן אותם מראש. בארגונים כאלו לא ניתן לתכנן באופן פשוט בעזרת אקסל בגלל שיש מספר שלבי ייצור לכל מק"ט. בדר"כ יהיו מספר רב של משאבים שהפק"עות יתחרו עליהם. בארגון סופר מורכב יתקיימו חלק או כל התנאים הבאים:

• מספר שלבי ייצור גדול.
• אילוצי קיבולת לא מאפשרים לכל הפק"עות לקבל משאבים לפי דרישה.
• התפוקה לשעה למק"ט משתנה ו/או תלויה במשאב שהפק"ע תפסה.
• כמות הטובים אחרי כל תהליך ייצור משתנה. אין אחוז פסילה קבוע.
• יש מספר פריטים שצריכים להתכנס לנקודת זמן מסויימת כך שהם יוכלו להיות מורכבים ביחד או לחלופין להישלח ללקוח ביחד.

2 דוגמאות לארגונים כאלו שאני עבדתי בהם:

1. מפעל סמיקונדקטור שבו ישנם עשרות מכונות על רצפת הייצור ומאות שלבי ייצור כאשר החומר חוזר לאותם מכונות בשלבים שונים של הייצור. התנועה וההפעלה של המכונות מתבצעת על ידי עובדים וקשה להעריך את זמני השינוע, קשה להעריך את האופטימיזציה שעובד הייצור ינסה לייצר וקשה לצפות את אחוז ההצלחה.
2. מפעל ייצור מתכת שבו הלקוח מבקש 80 מק"טים למשלוח בהזמנה. הייצור סובל מאי וודאות של הצלחת הייצור. לא ברור מתי החומר ייוצר, לא ברור כמה חומר יצליחו לייצר בכל שלב ולאחר מכן לא בטוח מתי ניתן יהיה לעבור לשלבי הייצור הבאים בגלל מגוון אילוצים שנוצרים באותו הזמן על רצפת הייצור. כל תקלה של מכונה בתהליך היא לזמן לא ידוע ומשפיעה בצורה לא ידועה על היכולת של הפק"ע לתפוס משאב בהמשך התהליך. מספר שורות ההזמנה החודשי הוא בעשרות אלפים וכמות המק"טים המוזמנים בכל רגע נתון נע בין 10,000 ל 20,000. באופן טבעי אין טעם להריץ תוכנות תזמון על מערך ייצור כזה מכיוון שיכולת החיזוי שלו נמוכה מאד ואין שום משמעות לצפיה בגאנט של 20,000 מק"טים שרצים על שלבי הייצור השונים.

אז איך מתכננים ייצור במפעל סופר מורכב?

הפתרון הוא יצירת תור עבודה עבור כל משאב שבו העבודות מקבלות תעדוף ממערכת ראשית שרואה את כל רצפת הייצור ואת כל ההזמנות. תור העבודות הזה משתנה כל הזמן בהתאם לאילוצים בהמשך הקו , בהתאם לאופטימיזציות מקומיות של המשאב או אפילו כתוצאה מפסילת חומר הרחק בהמשך הקו.

פתרון כזה נקרא בשפת הסמיקונדקטור Real time Dispatch (או בקיצור Dispatch).

איך הוא עובד:

• ישנה מערכת תכנון מרכזית שתפקידה להגיד לכל תחנה איזה עבודות ממתינות לטיפולה ומה הסדר הרצוי של העבודות.
• במערכת התכנון ישנו בדרך כלל אלגוריתם שלוקח בחשבון את הדברים הבאים:
  • זמן אספקה רצוי של הפק"ע – פק"עות מאחרות יקבלו עדיפות על פני פק"עות מקדימות.
  • משאבים תקולים בהמשך הקו  – אם השלב הבא של מנה כולל ריצה על מכונה שנמצאת בהשבתה ארוכה אין טעם לתת למנה הזאת עדיפות על שאר המנות.
  • משאבים מלאים בהמשך הקו – אם חלק מהעבודות צריכות ללכת למשאבים שתור העבודות שלהם גם כך גדול אז עדיף לעשות את העבודות שיכולות להמשיך להתקדם ולא ייתקעו סתם בפקק.
  • איזון קו הייצור – בקווי ייצור שבהם אותם מכונות נדרשות בשלבים שונים של התהליך, אנחנו צריכים לאזן את הכמויות הנמצאות בשלבים השונים. חוסר איזון ייצר לנו בועת מלאי בתהליך (אני אכתוב על זה פוסט בהמשך).
  • אופטימיזציה מקומית – לכל משאב יש צורת עבודה אופטימאלית יותר ופחות. לדוגמה תנור יכול להכניס לתוכו את כל העבודות שדורשות את אותו תהליך חימום.
• מערכת התכנון מחשבת בכל רגע נתון (אפשר גם אחת ל X דקות/שעות) את התעדוף של כל תחנה בהתאם ללוגיקה שנקבעה מראש ומציגה אותה לעובד בתחנה שאמור לעבוד לפי התוכנית המומלצת.

  

מה היתרונות של שיטת  רשימת העדיפויות בזמן אמת – Dispatch?

1. השיטה מאפשרת בעזרת אלגוריתמים לא מסובכים לשלוט בייצור.
2. המערכת מחשבת בקלות את סדר העדיפויות מחדש כאשר משהו משתנה ברצפת הייצור.
3. אין צורך לתכנן קדימה מכיוון שבכל רגע נתון אנחנו עושים את הדבר הנכון ביותר בכל תחנה.

מה החסרונות של שיטת רשימת העדיפויות בזמן אמת –  Dispatch?

1. צריך לחשוב אחרת על תכנון בייצור.
2. אין תאריך אספקה עבור הלקוח אלא רק הערכה

לסיכום שיטת רשימת העדיפויות בזמן אמת – Dispatch:

השיטה הזאת מצויינת לטיפול ברצפות ייצור סופר מורכבות. האלגוריתמים הם ברורים ונקבעים בדרך כלל בצורה פשוטה יחסית שקל לכולם להבין. יוצא מן הכלל הם חלק מהאלגוריתמים שברצפת הסמיקונדקטור שחלקם דורשים הסבר של כמה דקות.

אני אישית מאד אוהב את השיטה הזאת מכיוון שהיא תמיד עובדת באופן חלק, לא נדרש להכין תוכניות ייצור חדשות בכל פעם שמשהו משתנה על רצפת הייצור: חומר נפסל, הזמנה דחופה נכנסה, מכונה הפסיקה לעבוד, זה לא משנה. קו הייצור ממשיך לעבוד בצורה שאותה תכננו אותו.

רוצים לדעת יותר על שיטת ה Dispatch ותכנון במפעל סופר מורכב, קראו את הפוסט הבא:

תכנון ייצור במפעל מאד מסובך

קריאה נוספת:

תכנון ייצור במפעל פשוט

תזמון ייצור: הדגמה באמצעות תוכנת Planit

 

זהו, עד כאן להיום, אני מאד אשמח אם תרשמו לי תגובה או תשלחו לי מייל ל:

גל מירום : theplanningmaster@gmail.com

 

 

הפוסט הזה הוא חלק מכלי העבודה האפשריים למהנדסי תעשיה וניהול העוסקים בתכנון ייצור