חישוב אופטימלי של זמני Set-Up בעזרת מודל Sequencer במערכות לתזמון הייצור


 

מאת: צור אמיתי

 

תזמון הייצור (Production Planning & Scheduling) הנו תהליך לבניית תוכנית הייצור של המפעל ברמה מפורטת, כלומר תכנון הזמנים לשחרור פקודות העבודה לרצפת הייצור. התזמון משפיע על גורמים רבים במפעל והוא אחד מהתהליכים העיקריים הקובעים את תפוקת המפעל והעמידה בזמני אספקת המוצרים ללקוחות.

 

במרבית המפעלים ניהול תזמון הייצור הנו תהליך מורכב וסיזיפי, הדורש ידע וניסיון רב מהמתכנן ועבודה מאומצת לחישוב תוכנית העבודה.

 

תזמון הייצור, בשונה מהחישובים של כלי התכנון  MRPו MPS, מתחשב באילוצים רבים בתהליך הייצור ומחשב את תוכנית העבודה המפורטת בהתאם לאותם האילוצים. כתוצאה מחישוב תזמון הייצור נוצרת תוכנית עבודה מפורטת לעבודה במשמרת הייצור.

 

היחס בין מערכת התזמון למערכות התכנון הקיימות ב ERP ורצפת הייצור

 

מערכת התזמון משתלבת עם המערכות הקיימות במערכת ה ERP וריצפת הייצור ומשלימה אותן. שילוב נכון בין המערכות מביא לתוצאות טובות ולהחזר השקעה, על ידי העלאת התפוקה של המפעל וניצול מיטבי של המשאבים לייצור, תוך שיפור בזמני האספקה ללקוחות.

 

מערכות התכנון הקיימות ב ERP, מערכת ה MPS – Master Production Schedule  ומערכת ה MRP – Material requirements planning  , מאפשרות לארגון לנהל את הדרישות למוצרים ולבנות תוכנית ייצור. כלים אילו מצטיינים בניהול החומר וניהול תוכנית העבודה הראשית. הכלים מקושרים למידע ארגוני רב הכולל את נתוני המכירות, המלאי והרכש, ומאפשרות לנהל את התכנון והבקרה על הביצוע. זמני התכנון (תקופת התכנון) המקובלים למערכות אילו הם ברמה החודשית לריצת ה MPS וברמה שבועית לריצת ה MRP , במקרים מסוימים מריצים MRP ברמה יומית.

 

מערכות ריצפת הייצור, MES – Manufacturing Execution System, הנם מערכות המושתתות על בקרים המדווחים מרצפת הייצור בזמן אמת. מערכות אילו יודעות לנהל את הנתונים בפועל בזמן הייצור.

 

מערכת תזמון הייצור צריכה לגשר בין מערכות התכנון של ה ERP המנהלות מידע ניהולי, לבין מערכות רצפת הייצור המנהלות מידע תפעולי. מערכת התזמון מסוגלת לקבל נתונים מהמערכות השונות (מערכות ה ERP ומערכות ה MES) ולחשב את תוכנית הייצור האופטימלית למשמרת בתוך זמן של שניות או דקות בודדות, ולחשב תוכנית ייצור מפורטת לשעות הקרובות, תוך התחשבות בכל האילוצים שהוגדרו לה.

 

ראה תרשים כללי של הקשרים בין מערכת התזמון למערכות ה ERP ורצפת הייצור:

 

הקשרים בין מערכת התכנון

 

 

תכנון הייצור בקיבולת סופית

 

כדי שמערכת תזמון הייצור תחשב את תוכנית הייצור האופטימלית, היא חייבת להתחשב בכל האילוצים הרלוונטיים. אנו קוראים לתכנון מסוג זה “תכנון ייצור בקיבולת סופית”

 

תכנון ייצור בקיבולת סופית הוא כינוי לתכנון ייצור המתחשב במגבלות המשאבים לייצור. כל ייצור מתבצע בעזרת משאבים מסוגים שונים:

  • כלים ומכונות
  • עובדים
  • חומרי גלם

לכל משאב יש מגבלות ואילוצים שונים המאפשרים לו לייצר מוצרים עד לכמות מסוימת בזמן נתון. לדוגמא: מכונת אריזה יכולה לארוז מוצר A בקצב של 100 מוצרים לשעה.

 

ישנם סוגים שונים של אילוצים המתאימים למשאבים ושלבי ייצור שונים:

 

  • אילוצי זמן, ישנם משאבים שלא פועלים כל הזמן, למשל מכונות שצריך לעצור כל מספר שעות לצורך תחזוקה, או עובדים הפועלים על פי משמרות ולפעמים יוצאים לחופשה
  • אילוצי זמינות, מידי פעם אנו נאלצים להשבית אמצעי ייצור בגלל תקלות או לצורך שינויים וכו.
  • אילוצי חומר, במקרים רבים נגמר חומר הגלם בגלל סיבות רבות (שינויים הנדסיים, טעויות בתכנון הרכש, פסילות וכו) לכן חוסר קיים או עתידי של חומר הגלם פוגע ביכולת הייצור
  • אילוצי תפוקה, לכל משאב ייצור יש קצב ייצור (תפוקה) מקסימלי, בדרך כלל קיים למשאב קצב ייצור שונה למוצרים שונים
  • אילוצי זמן הכנה (Set-Up), לכל מכונה קיים זמן הכנה לפני התחלת הייצור, זמן ההכנה קיים בהפעלה הראשונית של המכונה ובכל כיול של המכונה לייצור מוצר חדש (החלפת מוצר)

כאמור תיזמון הייצור מגדיר בפועל את שחרור פקודות העבודה לייצור. פקודת העבודה הנה המסמך המגדיר את הזמנות הייצור. כל פקודת עבודה כוללת את נתוני המוצר שיש לייצר, את הכמות שיש לייצר ואת הזמן (תאריך ושעה) שיש לסיים את ייצור הכמות שהוגדרה.

 

מרכיבי פקודת העבודה כוללים את הנתונים הבאים:

 

  • עצי מוצר, bill of materials – BOM, לכל מוצר סופי מוגדר עץ מוצר המכיל את חומרי הגלם, חומרים בתהליך , חלקים או מכלולים, המרכיבים את המוצר הסופי. עץ המוצר מגדיר את החומרים והמכלולים, את סדר צרוף החומרים למוצר ואת הכמויות של כל חומר , חלק או מכלול ליחידת מוצר סופי
  • ניתובים , Routes , ניתוב הוא הגדרת תהליך הייצור של המוצר, בניתוב אנו מגדירים את קו או קווי הייצור בתהליך ייצור המוצר.
  • פעולות , Operations , הגדרת הפעולות המבוצעות בניתוב, כל פעולה מגדירה מסימה אחת, לדוגמה: בייצור דסקית מתכת, מבוצעות 4 הפעולות הבאות: פעולה 10 – חיתוך הדסקית מחומר גלם צינור, פעולה 20 – השחזת הדסקית, פעולה 30 – ניקוי הדסקית, פעולה 40 – ציפוי הדסקית

על ידי הגדרת עצי המוצר, הניתובים והפעולות, ניתן להגדיר את פקודת העבודה.

 

בעיית חישוב Set-Up משתנה

 

אחת מהבעיות המורכבות ביותר בחישוב תזמון הייצור הנה היכולת לחשב את זמני ההכנה למכונה (Set-Up) כאשר זמנים אילו אינם קבועים ותלויים בתהליך הייצור עצמו. במפעלים רבים, זמני ההכנה למכונה Set-Up נקבעים על פי המוצר שמסיים את תהליך הייצור במכונה והמוצר שצפוי להיות מיוצר בהמשך על אותה המכונה.

 

לדוגמה: במפעל הזרקת פלסטיק לתבניות, זמני ה Set-Up בין ייצור מוצר A לייצור מוצר B תלויים בתבניות המשמשות לייצור המוצרים. אם מוצר A ומוצר B משתמשים באותה התבנית (למשל מוצר זהה עם צבע אחר) זמן ה Set-Up יהיה קצר ביותר. אולם אם לצורך ייצור מוצר B צריך להשתמש בתבנית אחרת מהתבנית לייצור מוצר A , יהיה זמן ה Set-Up ארוך משמעותית והוא יכלול את זמן החלפת התבניות. בהנחה שאנו רוצים לייצר עשרות מוצרים שונים, נצטרך לתזמן את פקודות העבודה כך שכמות שזמני ה Set-Up יהיו הקצרים ביותר, על ידי סידור שחרור פקודות העבודה כך שמספר החלפות התבניות על המכונה יהיה הנמוך ביותר.

 

עכשיו נתאר מצב מסובך הרבה יותר, במפעל ישנן 20 מכונות הזרקת פלסטיק, וחלק מהמכונות הנן מסוגים שנים. ישנן מכונות קטנות יותר המתאימות להרצת תבניות קטנות יותר, ומכונות גדולות המסוגלות להריץ תבניות גדולות יותר. כל 20 המכונות מסוגלות לייצר את כל המוצרים אבל בתפוקה שונה, בהתאם לתבניות המתאימות לאותן המכונות. לצורך הדוגמה נניח שישנם כ 10 מוצרים שונים. ונניח שישנן כ 400 הזמנות מלקוחות שונים למוצרים שונים בזמני אספקה הנפרסים על פני החודש.

 

מערכת התזמון תצטרך לחשב את תוכנית הייצור לעמידה בזמני האספקה ללקוחות. אם מערכת התזמון לא תייעל את הייצור, לא ניתן יהיה לספק את כל ההזמנות בזמן. כדי לעמוד במשימה, מערכת התזמון צריכה לסדר את שחרור פקודות העבודה לייצור כך שסה”כ זמני ה Set-Up ותפוקת המכונות תהיה אופטימלית.

 

מודל Sequencer

 

הפתרון לכך מבוצע בעזרת מודול הנקרא Sequencer, מודל זה מאפשר להגדיר מטריצה של ערכים משתנים לכל מצב אפשרי. בדוגמה שלנו ניתן להשתמש ב 2 מטריצות לחישוב:

 

  • מטריצה (טבלת ערכים) המגדירה את זמני ה Set-Up לכל סוג מכונה (גדולה או קטנה) בזמן החלפת תבנית מסוג A לתבנית מסוג B
  • מטריצה המגדירה את התפוקה של כל סוג מכונה (גדולה או קטנה) לכל מוצר.

 

מודול ה Sequencer מאפשר לחשב בתוך זמן קצר (שניות) את כל הצירופים האפשריים של ייצור 400 ההזמנות של 10 המוצרים בעזרת 20 המכונות והתבניות מהסוגים השונים, ולמצוא את תוכנית הייצור היעילה ביותר תוך עמידה בזמני האספקה ללקוחות.

 

לפעמים אין פתרון מלא לבעיית חישוב התזמון, במקרה זה מאפשרת מערכת התזמון להחליט על אסטרטגיית חישוב שונה ולנהל את אי העמידה בזמני האספקה על פי מדיניות.

 

במקרים רבים מתעוררות בעיות שונות בייצור ונידרש לשנות את התוכנית, מערכת התזמון מאפשרת לשנות באופן ידנית את התוכנית. המערכת, מתאימה את עצמה לאילוצים שהמתכנן מוסיף ומשלימה את החישובים בהתאם.

 

מערכות תזמון טובות וגמישות, המנצלות בצורה מיטבית את מודול ה Sequencer, מאפשרות לשפר בצורה משמעותית את ביצועי המפעלים והעמידה בזמני הייצור תוך ניצול מיטבי של האמצעים.

לפרטים נוספים

כל הזכויות שמורות ל ASC