Ολοκληρωμένα Συστήματα Παραγωγής Computer Integrated Manufacturing

Transcript

1 TEI Δυτικής Μακεδονίας Τμήμα Βιομηχανικού Σχεδιασμού Ολοκληρωμένα Συστήματα Παραγωγής Computer Integrated Manufacturing CIM CAD/CAM CAD Business functions PPC CAQ Design Manufacturing planning Manufacturing control CAM Σημειώσεις Παραδόσεων Δρ. Δινοπούλου Βάγια Καθηγήτρια Κοζάνη

2 Περιεχόμενα 1. Ολοκληρωμένα Συστήματα Παραγωγής (CIM) Επιμέρους συστήματα CIM Οι διαστάσεις της ενοποίησης Ενοποίηση των συστημάτων επικοινωνίας Πρότυπα STANDARDS των δικτύων για έλεγχο της παραγωγής Ενοποίηση των πληροφοριών Είδη βάσεων δεδομένων Σχεδιασμός και Έλεγχος Παραγωγής (PPC) Συγκεντρωτικός Προγραμματισμός Παραγωγής (MPS) Γραφικές μέθοδοι Μαθηματικές μέθοδοι Γραμμικές σχέσεις κόστους Εναλλακτικές δυνατότητες με μη γραμμικές σχέσεις κόστους Μέγεθος παραγωγής και αποθεμάτων με πρόσθετο κόστος από τη μεταβολή του ρυθμού παραγωγής Μέγεθος παραγωγής και αποθεμάτων με δυνατότητα ικανοποίησης της ζήτησης με καθυστέρηση Μέθοδοι αναζήτησης Προγραμματισμός Απαιτήσεων Υλικών (MRP) Τεχνικές καθορισμού του μεγέθους παρτίδας στα συστήματα MRP Τεχνική παρτίδα προς παρτίδα (Lot-for-lot, ή L4L) Τεχνική οικονομικής ποσότητας παραγωγής (EOQ) Τεχνική παρτίδας για σταθερό αριθμό περιόδων Προγραμματισμός Παραγωγής και Χρονικός Προγραμματισμός Καθορισμός εργασιών σε μέσα παραγωγής Προγραμματισμός Εκτέλεσης Εργασιών Προγραμματισμός εκτέλεσης n εργασιών σε 1 μηχανή Προγραμματισμός εκτέλεσης n εργασιών σε 2 μηχανές Προγραμματισμός εκτέλεσης n εργασιών σε 3 μηχανές 72 2

3 5.2.4 Προγραμματισμός n εργασιών σε m μηχανές Ολοκληρωμένα Συστήματα Διαχείρισης Προγραμματισμός Απαιτήσεων Δυναμικότητας (CRP) Προγραμματισμός Παραγωγικών Πόρων (MRP II) MRP και Just In Time (JIT) Προγραμματισμός Επιχειρηματικών Πόρων (ERP) Αντικείμενα ενός συστήματος ERP Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα ενός ERP Προγραμματισμός και Έλεγχος Αποθεμάτων Έλεγχος Ποιότητας Ιστορικά στοιχεία Η έννοια του Ελέγχου Ποιότητας και τα εργαλεία του Κλάδοι του Ελέγχου Ποιότητας Διαγράμματα Ελέγχου (Control Charts) Έλεγχος τυχαιότητας μιας διαδικασίας με βάση τις διαδρομές Διαγράμματα ελέγχου μέσω χαρακτηριστικών ΔΕ για ποσοστό ελαττωματικών (p-δε) ΔΕ για τον αριθμό των ελαττωμάτων ανά μονάδα προϊόντος (c-δε) Διαγράμματα Ελέγχου μέσω μεταβλητών x -ΔΕ και R-ΔΕ s-δε Σχεδίαση Συστημάτων Παραγωγής Χωροταξική Διάταξη Παραγωγής Μέτρηση δυσκολίας του προβλήματος Μορφές χωροταξικής διάταξης Ανάγκες σε χώρους εργασίας Συστηματική χωροταξική διάταξη Αναγκαία δεδομένα Μεθοδολογία συστηματικού χωροταξικού σχεδιασμού Αξιολόγηση μιας χωροταξικής διάταξης 125 3

4 9.5 Αλγόριθμοι και μοντέλα χωροταξικής διάταξης Απλές προσεγγιστικές τεχνικές Εφαρμογές Η/Υ Σχεδίαση Διακίνησης Υλικών Ευέλικτα Συστήματα Παραγωγής (FMS) Η ευελιξία ενός συστήματος παραγωγής Μηχανοποίηση και αυτοματισμός Δομή και συνιστώσες των FMS Διακίνηση υλικών στα FMS Σχεδιασμός και Έλεγχος των FMS Σχεδιασμός του συστήματος Λειτουργία του συστήματος Βαθμίδες ελέγχου των FMS 163 Πίνακες Ν1, Ν2, Ν3, P, Μ1 166 Βιβλιογραφία 168 4

5 1. Ολοκληρωμένα Συστήματα Παραγωγής (CIM=Computer Integrated Manufacturing) Δύο τεχνολογικές εξελίξεις προκάλεσαν επανάσταση στον κλάδο της παραγωγής (manufacturing): α. Οι νέες μορφές ευέλικτης αυτοματοποίησης (flexible automation) και οι (σχετικές με αυτές) διαδικασίες ελέγχου (control system). β. Η εφαρμογή των υπολογιστών στη διαδικασία της παραγωγής. Η πρώτη από τις δύο εξελίξεις, οι νέες μορφές ευέλικτης αυτοματοποίησης και οι σχετικές με αυτές διαδικασίες ελέγχου, είναι το αντικείμενο της ενότητας Ευέλικτα Συστήματα Παραγωγής (FMS) ενώ η δεύτερη είναι το αντικείμενο αυτής της ενότητας. Η ενσωμάτωση λοιπόν, των υπολογιστών στην παραγωγική διαδικασία έχει επιφέρει μεγάλες αλλαγές στα εργοστάσια. Έτσι για την παραγωγή των προϊόντων εκτός από υλικά, ενέργεια και εργαλεία είναι πλέον αναγκαίες και οι πληροφορίες. Η αναγκαιότητα των πληροφοριών ξεκινάει από το στάδιο του σχεδιασμού των προϊόντων. Αν αυτός ο σχεδιασμός γίνει με τη βοήθεια Η/Υ τότε έχουμε το CAD (Computer Aided Design= Σχεδιασμός με υποστήριξη υπολογιστή). Για την κατασκευή του προϊόντος δημιουργούνται σχέδια κατεργασίας. Η εργασία αυτή ονομάζεται CAPP (Computer Aided Process Planning= Μελέτη με υποστήριξη υπολογιστή). Η κατασκευή γίνεται με μηχανές οι οποίες ελέγχονται από υπολογιστές CAM (Computer Aided Manufacturing= Παραγωγή με υποστήριξη υπολογιστών). Για τη διασφάλιση της ποιότητας στην παραγωγή χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο μετρητικές μηχανές με υποστήριξη υπολογιστών και τα αποτελέσματα επεξεργάζονται από υπολογιστές. Με τον όρο CAQ δηλώνει κανείς τη διασφάλιση της ποιότητας με την υποστήριξη υπολογιστή (Computer Aided Quality Assurance). Ολόκληρη η πορεία της παραγωγής πρέπει να σχεδιαστεί και να ελέγχεται. Δηλαδή, πρέπει στην κατάλληλη χρονική στιγμή και στις κατάλληλες μηχανές να υπάρχουν τα υλικά, τα εργαλεία και τα εξαρτήματα που χρειάζονται. Για το σχεδιασμό και τον έλεγχο των συστημάτων υπάρχουν προγράμματα που τρέχουν στον Η/Υ. Η διαδικασία αυτή καλείται PPC (Product Planning Control - σχεδιασμός και έλεγχος παραγωγής). Τα συστήματα PPC πρέπει να τροφοδοτούνται συνεχώς με στοιχεία σχετικά με την κατάσταση της παραγωγής. Η συγκέντρωση των στοιχείων αυτών γίνεται αυτόματα σε κάποια βάση δεδομένων (BDE). Η σύνδεση των επιμέρους 5

6 υπολογιστών μεταξύ τους και η ενσωμάτωση τους στη συνολική παραγωγική διαδικασία ονομάζεται CIM. To CIM είναι η χρήση υπολογιστικών συστημάτων (computing), συστημάτων επικοινωνίας (communications hardware) και λογισμικού (software), για να σχεδιάζουμε, να συντονίζουμε, να παρακολουθούμε και να ελέγχουμε το σύνολο των παραγωγικών διαδικασιών μέσα σε μια παραγωγική επιχείρηση. Το CIM έχει επίσης σχέση και με τις παρακάτω ενοποιήσεις: Την ενοποίηση των παραγωγικών δραστηριοτήτων (Integration of manufacturing activities) με συστήματα επικοινωνίας και υπολογιστές. Την ενοποίηση των πληροφοριών (Integration of information) με τη χρήση κοινών βάσεων δεδομένων (shared databases). Τη λειτουργική ενοποίηση (functional integration), η οποία στηρίζεται στις δύο παραπάνω ενοποιήσεις και στοχεύει στην επίτευξη μιας κατανοητής (coherent) προσέγγισης του συντονισμού και ελέγχου της παραγωγής. Σ ένα εργοστάσιο λοιπόν του οποίου η δομή βασίζεται στο CIM τα συστήματα CAD, CAPP, CAM, CAQ, PPC είναι μεταξύ τους συνδεδεμένα και ανταλλάσσουν πληροφορίες. Επικοινωνούν όλα με μια κοινή τράπεζα πληροφοριών μέσω ενός συστήματος επικοινωνίας το οποίο διέπεται από ένα πρωτόκολλο. Για τη σύνδεση όλων των παραπάνω συστημάτων απαιτείται κατάλληλο interface (θέσεις τομής) για τη - μετάδοση γεωμετρικών στοιχείων μεταξύ CAD και σχεδιασμού κατεργασίας (σύζευξη CAD/CAPP) - μετάδοση καταλόγου τεμαχίων μεταξύ CAD και διαχείρισης υλικών (σύζευξη CAD/PPC) - μετάδοση στοιχείων από τη βάση δεδομένων στα συστήματα PPC (σύζευξη BDE/PPC) - έλεγχος της παραγωγής από την κεντρική θέση του ελέγχου παραγωγής (σύζευξη PPC/CAM). Ο σχεδιασμός ενός CIM εξαρτάται από την ίδια την επιχείρηση π.χ. από το είδος των προϊόντων που παράγει και την οργανωτική της δομή. Για το λόγο αυτό ένα σύστημα CIM δεν προσφέρεται τυποποιημένο αλλά πάντοτε εξειδικευμένο στις απαιτήσεις της επιχείρησης. 6

7 CIM Marketing Info Σχεδιασμός Επιχείρησης Εντολή Σχεδιασμός προγράμματος παραγωγής Ανάγκες Παραγωγική ινανότητα CAD Ανάπτυξη Σχεδιασμός Παραγωγή Quality Assurance BDE Συλλογή Δεδομένων Επιχείρησης PPC Σχεδιασμός και έλεγχος παραγωγής προθεσμιών παραγωγικής ικανότητας Διαχείρηση υλικών Διαχείρηση τμημάτων Έλεγχος προτεραιοτήτων Διαχείριση βασικών δεδομένων CAP Προετοιμασία παραγωγής και ελέγχου Σχεδ. εργασιών Σχεδ. συναρμολόγησης Σχεδ. Ελέγχου Προγ/ματα NC CAQ (CAT) Εξασφάλιση ποιότητας Έλεγχος Εκτέλση ελέγχου Επιτήρηση ελεγκτικών μέσων BDE Εισαγωγή υλικών CAM Έλεγχος παραγωγής και επιτήρηση Επεξεργασία Επιτήρηση Έλεγχος επιχειρησιακών δεδομένων Αποθήκευση Παραγωγή Συναρμολόγηση Αποστολή Προμηθευτής Πελάτης Μια τεκμηριωμένη χρήση του CIM πρέπει να εστιάζεται στη δημιουργία πλεονεκτημάτων έναντι του ανταγωνισμού, τα οποία είναι τα εξής: Προϊόντα μπορούν να φτάσουν στον καταναλωτή πιο γρήγορα, γιατί οι χρόνοι για το σχεδιασμό, την ανάπτυξη και την παραγωγή τους μπορούν να ελαχιστοποιηθούν. Αλλαγές στις απαιτήσεις της αγοράς μπορούν να ενσωματωθούν πιο εύκολα στη σχεδίαση των προϊόντων. Ο σωστός αριθμός προϊόντων φθάνει στον πελάτη την κατάλληλη στιγμή, επειδή η "είσοδος" και η "έξοδος" στο παραγωγικό σύστημα είναι σχεδιασμένες σωστά και αποτελεσματικά. 7

8 Ο έλεγχος στην ποιότητα κατασκευής, σε όλα τα στάδια της παραγωγής, εγγυάται ότι τα προϊόντα είναι αξιόπιστα και κατάλληλα για την προμελετημένη και προσχεδιασμένη χρήση τους. Ο οικονομικός σχεδιασμός (financial planning) και έλεγχος του παραγωγικού συστήματος επιτρέπει τα προϊόντα να έχουν ανταγωνιστικές τιμές. Παλιότερα οι προσπάθειες για αυτοματοποίηση της παραγωγής απέβλεπαν στη μαζική παραγωγή προϊόντων. Σήμερα όμως, με τα ευέλικτα συστήματα παραγωγής (FMS), τα οποία είναι μέρος ενός CIM, η αυτοματοποίηση ακόμα και των μικρών σειρών παράγει οικονομικά ακόμα και σε μεμονωμένες κατασκευές. Πλεονεκτήματα της παραγωγής με υποστήριξη υπολογιστών - Ελαττώνει τα έξοδα παραγωγής - Ελαττώνει την παρακαταθήκη υλικών και έτοιμων προϊόντων στην αποθήκη - Ελαττώνει τους χρόνους παραγωγής - Ελαττώνει τους χρόνους προετοιμασίας των μηχανημάτων - Ελαττώνει τους νεκρούς χρόνους - Ελαττώνει τα έξοδα για το προσωπικό - Ελαττώνει τους κινδύνους ατυχημάτων - Αυξάνει την ευκαμψία στην παραγωγή - Αυξάνει την ποιότητα των προϊόντων - Αυξάνει την παραγωγικότητα - Βελτιώνει τις συνθήκες εργασίας Συμβατική ανάπτυξη προϊόντος Αρχική Ιδέα Κατασκευή προτύπου του προϊόντος Μελέτη Σχεδιασμός Επεξεργασία Βελτιστοποίηση Προετοιμασία της παραγωγής Παραγωγή και Έλεγχος Παραγωγής Ανάπτυξη προϊόντος με σύστημα CIM χρόνος CAD με εξομοίωση προϊόντος Προετοιμασία CAM CAM με CAQ Μείωση χρόνου ανάπτυξης στο 70% Μείωση συνολικών εξόδων στο 70% 8

9 Κύριο μειονέκτημα είναι η απαίτηση μεγαλύτερου αρχικού κεφαλαίου. Δυσκολίες κατά την εφαρμογή CIM: - Έλλειψη κεφαλαίων - Έλλειψη συμβατότητας των επιμέρους συστημάτων - Έλλειψη εξειδικευμένου προσωπικού (εκπαίδευση, ικανότητες) - Έλλειψη προσώπων κατάλληλης στάθμης για τη λήψη αποφάσεων (διευθυντικών στελεχών). 1.1 Επιμέρους συστήματα CIM Είναι σημαντικό να μπορούμε να αντιλαμβανόμαστε με ευκρίνεια τη χρήση των υπολογιστών: - στο σχεδιασμό ενός προϊόντος (product design), - στο σχεδιασμό συστημάτων παραγωγής (manufacturing systems design), - στον προγραμματισμό των διαδικασιών (process planning), και - στη δημιουργία εντολών διεργασιών και προγραμμάτων (process instruction generation). Έχει επικρατήσει η αντίληψη ότι το CAD αφορά μόνο την πρώτη από τις προαναφερθείσες περιπτώσεις χρήσης Η/Υ. Αυτή είναι όμως μια στενόμυαλη αντίληψη. Στην πραγματικότητα το CAD χρησιμοποιείται όχι μόνο στο σχεδιασμό του προϊόντος αλλά και στο σχεδιασμό των συστημάτων παραγωγής. Η βιομηχανική παραγωγή με τη βοήθεια υπολογιστή (Computer Aided Manufacturing - CAM) καλύπτει μεταξύ άλλων και τις άλλες δύο κατηγορίες, τον προγραμματισμό των διαδικασιών και τη δημιουργία εντολών διεργασιών (π.χ. CNC προγράμματα). Συστήματα CAD Οι υπολογιστές πρωτο-χρησιμοποιήθηκαν στο σχεδιασμό προϊόντων για να μηχανοποιήσουν τη διαδικασία σχεδιασμού. Πολλά συστήματα που θα συναντήσουμε σήμερα στην αγορά αντιπροσωπεύουν την εξέλιξη αυτών των δισδιάστατων (2D) πρώτα και μετά τρισδιάστατων (3D) προγραμμάτων. Αυτό σημαίνει πως ακόμη πολλά συστήματα δεν υποστηρίζουν όλη τη σειρά των δραστηριοτήτων που απαιτούνται για το σχεδιασμό ενός προϊόντος. Αυτή η σειρά (ή πρωτόκολλο) περιλαμβάνει: 9

10 1. Τη σύλληψη και σχεδίαση της ιδέας για το προϊόν (product conceptualisation) και την οικονομική μελέτη σκοπιμότητας (economic feasibility). 2. Τη λειτουργική ανάλυση του προϊόντος (functional analysis). 3. Σχεδιασμό του προϊόντος, μαζί με την κατασκευή μοντέλου για τη στατική και δυναμική ανάλυση της συμπεριφοράς του (modelling and dynamic simulation testing). 4. Μηχανολογική σχεδίαση του προϊόντος (Detail drafting) Ιστορικά αναπτύχθηκαν τεσσάρων ειδών συνδυασμοί λογισμικού / υπολογιστή: 1. Συστήματα με υπολογιστή μεγάλης ισχύος (Mainframe). Αυτά τα συστήματα προέρχονται από κατασκευαστές υπολογιστών και εταιρείες υψηλής τεχνολογίας. Παραδείγματα ενός τέτοιου συστήματος είναι το CADAM σύστημα που ανέπτυξε η Lockheed Aircraft Corporation, το CATIA που ανέπτυξε η Dassault-Breuguet, και τα συστήματα που έχει αναπτύξει ο τομέας CALMA της General Electric. Αυτού του είδους τα συστήματα, μας παρέχουν πλήρεις δυνατότητες τρισδιάστατης σχεδίασης και απεικόνισης. 2. Συστήματα μέσης υπολογιστικής δύναμης με λογισμικό ενός κατασκευαστή (Dedicated mini computer). Μία επιχείρηση που δεν μπορεί να δικαιολογήσει το κόστος ενός συστήματος με υπολογιστή μεγάλης ισχύος, μπορεί να χρησιμοποιήσει μια λύση που βασίζεται σε υπολογιστή μέσης ισχύος που πιθανόν όμως να μην επιδέχεται τις εφαρμογές προγραμμάτων (application programmes) άλλων κατασκευαστών. 3. Συστήματα μέσης υπολογιστικής δύναμης με λογισμικό πολλών κατασκευαστών (General purpose mini computer). Διάφορα πακέτα λογισμικού (software packages) που καλύπτουν τις διάφορες ανάγκες της εταιρείας μπορούν να φορτωθούν / εγκατασταθούν και να χρησιμοποιηθούν σε έναν και μόνο υπολογιστή. Το πλεονέκτημα αυτής της αντιμετώπισης είναι ότι μπορούμε να έχουμε εξειδικευμένο λογισμικό για κάθε εφαρμογή. Το μειονέκτημα είναι ότι η συνεργασία μεταξύ των διαφόρων πακέτων δεν είναι πάντα εύκολη. 4. Συστήματα προσωπικών υπολογιστών (PC based systems). 10

11 Με την ευρεία διάδοση των προσωπικών υπολογιστών, όλο και πιο εξελιγμένα πακέτα λογισμικού έχουν κάνει την εμφάνιση τους για τα συστήματα αυτά. Πακέτα, όπως το Autocad και το Pro Engineer, είναι παραδείγματα τέτοιων εφαρμογών. Το σύστημα CAD λοιπόν, δεν είναι απλά ένα υποκατάστατο της πινακίδας σχεδίασης αλλά είναι ένα σημαντικό σύστημα πληροφοριών το οποίο παρέχει στο μελετητή όλα τα στοιχεία που του είναι απαραίτητα για να ολοκληρώσει την αποστολή του (π.χ. οδηγίες, κανόνες, κανονισμοί για υλικά κτλ). Επίσης πρέπει να διαμορφώνει και να δίνει διαστάσεις στα εξαρτήματα με κατάλληλα προγράμματα υπολογισμών και βελτιστοποίησης. Ακόμη να υποστηρίζει υπολογισμούς με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων (υπολογισμοί αντοχής με μικρά γεωμετρικά στοιχεία) και να αποθηκεύει τα αποτελέσματα (αρχειοθέτηση). Συστήματα CAPP Στα συστήματα CAPP εντάσσονται, από τα στοιχεία του CAD: οι φάσεις κατεργασίας, οι κατάλογοι τεμαχίων και τα προγράμματα κατασκευής τεμαχίων. Το CAP συνήθως βρισκόταν σαν software στους υπολογιστές του CAD. Σήμερα όμως και μάλιστα με αυξανόμενο ρυθμό τοποθετούνται σε υπολογιστές του τμήματος «προετοιμασία εργασίας» για τη σύνταξη προγραμμάτων NC. Ένα ιδιαίτερο πρόβλημα είναι η σύζευξη CAD-CAPP-CAM. Πολλές φορές τα συστήματα δεν είναι συμβατά μεταξύ τους (ειδικά αν προέρχονται από διαφορετικούς κατασκευαστές). Η χρήση του CAD και του CAPP συνέβαλε πολύ προς την κατεύθυνση αυτή, αλλά ένα πραγματικά ολοκληρωμένο σύστημα που θα μπορούσε να συμβάλει αποτελεσματικά στην κατασκευή ενός εξαρτήματος από τον αρχικό σχεδιασμό μέχρι την τελική κατεργασία του εξαρτήματος δεν είναι ακόμα διαθέσιμο. Ένα πρόβλημα είναι τα πρωτόκολλα διασύνδεσης (interface standards) μεταξύ των συστημάτων αυτών. Το 1979 η Αμερικανική κυβέρνηση μαζί με ενδιαφερόμενους κατασκευαστές συνεργάστηκαν στο πρόγραμμα Integrated Computer-Aided Manufacturing (ICAM), της Αμερικανικής πολεμικής αεροπορίας, για να αναπτύξουν μια μέθοδο ανταλλαγής δεδομένων (data exchange) μεταξύ διαφορετικών συστημάτων CAD/CAM. Το αποτέλεσμα ήταν μια αναφορά (report) που εκδόθηκε το 1980, από το Αμερικανικό οργανισμό τυποποίησης (US National Bureau of Standards) και αφορούσε τις προδιαγραφές IGES (Initial Graphics Exchange Specification). Οι προδιαγραφές αυτές ανέλυαν τη μέθοδο περιγραφής γραφικών μοντέλων (graphics models) και 11

12 συναφών πληροφοριών παραγωγής (manufacturing information) σε μορφή (format) αναγνώσιμη από τον υπολογιστή. Τα οφέλη από αυτή την τυποποίηση είναι ότι δεδομένα που έχουν παραχθεί σε ένα σύστημα CAD/CAM, μπορούν να αξιοποιηθούν από ένα άλλο σύστημα CAD/CAM. Αυτό επιτρέπει στους χρήστες να χρησιμοποιούν διαφορετικά συστήματα CAD/CAM, από διαφορετικούς κατασκευαστές, χωρίς να ανησυχούν για το πρόβλημα της συμβατότητας μεταξύ των δύο αυτών συστημάτων. Άλλος ένας τομέας, όπου χρειάστηκε να αναπτυχθεί ένα τυποποιημένο πρωτόκολλο διασύνδεσης (Interface standard), ήταν μεταξύ του εξοπλισμού μετρητικών οργάνων διαστάσεων (dimensional measuring equipment) και συστημάτων CAD. Το 1984 ένα πρωτόκολλο αναπτύχθηκε και συμφωνήθηκε (Dimensional Measuring Interface Standard - DMIS), το οποίο είναι εφαρμόσιμο σε όλα τα είδη μηχανημάτων μέτρησης διαστάσεων (coordinate measuring machines). Συστήματα CAM Η κατασκευή τεμαχίων με υποστήριξη υπολογιστών γίνεται σε γραμμές παραγωγής με την καθοδήγηση ενός υπολογιστή. Ο υπολογιστής μεταδίδει τα προγράμματα στις επιμέρους εργαλειομηχανές CNC (Computerized Numerical Control= Αριθμητικός έλεγχος με υπολογιστές) φροντίζει για την προσαγωγή των αντίστοιχων τεμαχίων και των αναγκαίων εργαλείων μέσω συστημάτων μεταφοράς και αναφέρει στο σύστημα PPC χρόνους λειτουργίας, βλάβες και αριθμό κατασκευασθέντων τεμαχίων. Στον αυτοματισμό της παραγωγής ανήκει και η αυτόματη ροή υλικού (πρώτες ύλες, εξαρτήματα κτλ) καθώς και η αποθήκευση τεμαχίων ή έτοιμων προϊόντων με μέσα μεταφοράς όπως κρεμαστοί μεταφορείς, ταινίες μεταφοράς, ρομπότ τύπου γέφυρας και συστήματα μεταφοράς χωρίς οδηγό. Συστήματα CAQ Η διασφάλιση της ποιότητας με χρήση υπολογιστή επιτρέπει την παραγωγή προϊόντων υψηλής ποιότητας. Σε μια αυτοματοποιημένη γραμμή παραγωγής είναι δυνατόν να ελεγχθούν όλα τα τεμάχια όχι μόνο δειγματοληπτικά π.χ. χρησιμοποιώντας αυτόματα μηχανήματα μέτρησης μήκους. Επίσης με εγκαταστάσεις επεξεργασίας εικόνας ανιχνεύονται σφάλματα στην εξωτερική επιφάνεια (π.χ. ρωγμές). Με τη βοήθεια συστημάτων CAQ εντάσσονται φάσεις και προγράμματα ελέγχου και εκτελούνται οι έλεγχοι. Η όλη διαδικασία χαρακτηρίζεται και ως CAT (Computer Aided Testing). 12

13 Συστήματα PPC Τα συστήματα PPC αφορούν το σχεδιασμό και τον έλεγχο όλων όσων συμβαίνουν μέσα στην επιχείρηση: Σχεδιασμός παραγωγής Έλεγχος παραγωγής Σχεδιασμός ποσοτήτων Έναρξη παραγγελίας Μελέτη προθεσμιών Παρακολούθηση παραγγελίας Μελέτη παραγωγικής ικανότητας Επίβλεψη παραγγελίας Τα συστήματα PPC εισέρχονται σε όλα τα άλλα συστήματα παραγωγής γιατί δίνουν εκ των προτέρων για τις καθημερινές εργασίες τις ποσότητες και τις χρονικές στιγμές και επιβλέπουν τις εργασίες του προσωπικού και των μηχανημάτων. Το PPC υπολογίζει τις παρτίδες παραγωγής, παίρνει παραγγελίες για τη στάθμη της παραγωγής, δέχεται τις παραγγελίες (από εμπορικό τμήμα) ενημερώνει το λογιστήριο για τον υπολογισμό αμοιβών, κόστους κτλ. Η χρήση των υπολογιστών στο σχεδιασμό και στη διοίκηση της παραγωγής ακολούθησε σχεδόν αμέσως τη μηχανογράφηση του λογιστηρίου. Ένα από τα πρώτα προβλήματα που έπρεπε να αντιμετωπιστεί ήταν ο έλεγχος αποθεμάτων, αλλά αυτό, σύντομα έδωσε την θέση του στο σχεδιασμό και στον έλεγχο παραγωγής με τη βοήθεια υπολογιστών. Σχεδόν όλοι οι μεγάλοι κατασκευαστές υπολογιστικών συστημάτων και οι εταιρείες λογισμικού ανέπτυξαν τα δικά τους ιδιόχρηστα συστήματα (proprietary systems). Αυτά αναπτύχθηκαν και έγιναν γνωστά σαν συστήματα MRP (Material Requirements Planning). Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται το διάγραμμα ροής σε σύστημα MRP. Λίγες εταιρείες ήταν εκείνες που ανέπτυξαν την πλήρη σειρά λογισμικών προγραμμάτων που συνθέτουν με επιτυχία ένα σύστημα MRP, ενώ άλλες εταιρείες που το επιχείρησαν απέτυχαν παταγωδώς. Το πρόβλημα έγκειται στη δυσκολία υποστήριξης ενός δυναμικά μεταβαλλόμενου παραγωγικού περιβάλλοντος με σύστημα παραγωγής κατά παρτίδες (batch production). Το μεγαλύτερο μέρος της παραγωγής δε στηρίζεται σε συμβατικά συστήματα (formal systems), όπως έχουν διατυπωθεί σε εταιρικά εγχειρίδια και πρωτόκολλα διαδικασιών. Αντιθέτως, στηρίζεται σε ανεπίσημες επαφές (informal contacts) και τρόπους εργασίας, που αναπτύσσουν οι άμεσα ενδιαφερόμενοι, δηλαδή οι άνθρωποι. Ένας υπολογιστής που βρίσκεται κάποια απόσταση μακριά, τρέχοντας σε batch mode δύσκολα θα μπορούσε να συναγωνιστεί την κατάσταση αυτή. 13

14 Προβλέψεις τελικών προϊόντων και εντολές πελατών Βασικό Πρόγραμμα Παραγωγής Προγραμματισμός Παραγωγικής Δυναμικότητας: 1. Μηχανικός εξοπλισμός 2. Εργατικό δυναμικό 3. Οικονομικοί πόροι Αρχείο αποθεμάτων Σύστημα MRP Αρχείο προδιαγραφών προιόντων Έκδοση παραγγελίας για αποθέματα Προγραμματισμός εργασιών Αγορά Φόρτωση Επιθεώρηση κατά την παραλαβή Αποθήκευση Κατασκευή Αποθήκευση και Διανομή τελικού προιόντος Δύο συμβάντα έχουν ελαχιστοποιήσει το πρόβλημα αυτό: Το πρώτο είναι η ανάπτυξη υπολογιστικών και επικοινωνιακών συστημάτων, που μπορούν πλέον να χρησιμοποιηθούν μέσα στην παραγωγή και η μετακίνηση των υπολογιστών στους ανθρώπους που τους χρειάζονται. Αυτό βοήθησε στη μετάθεση του ιδιοκτησιακού καθεστώτος του υπολογιστικού συστήματος από τα μηχανογραφικά κέντρα στην παραγωγή και τη δέσμευση του χρήστη ως προς την απόδοση του συστήματος. Το δεύτερο είναι πως το λογισμικό που υπάρχει διαθέσιμο, έχει γίνει πολύ πιο φιλικό προς το χρήστη και το γεγονός ότι είναι διαθέσιμο on-line, μπορεί να μας βοηθήσει στο να παρθούν από τα στελέχη μιας εταιρείας οι αποφάσεις της στιγμής που πολλές φορές απαιτούνται κατά τη διάρκεια όλων των βαθμίδων της παραγωγικής διαδικασίας. 14

15 Το Manufacturing Resource Planning (MRP II) διαφέρει από το Materials Requirement Planning (MRP), στο ότι θέτει λιγότερη έμφαση στο σχεδιασμό και στην προμήθεια των πρώτων υλών και περισσότερη έμφαση στο σχεδιασμό και στον έλεγχο των παραγωγικών πόρων. Τα υποσυστήματα του MRP ΙΙ φαίνονται στο παρακάτω σχήμα. Οι υποστηρικτές του MRP II δηλώνουν πως η χρήση της εξομοίωσης και των "τι θα γίνονταν εάν;" ασκήσεων καθώς και οι επαφές του με τον επιχειρησιακό σχεδιασμό, κάνουν το MRP II ένα πλήρες και ολοκληρωμένο σύστημα για σχεδιασμό και έλεγχο της παραγωγής. MRP MRP II Προγραμματισμός υψηλού επιπέδου (Top-level planning) Επιχειρηματικός Προγραμματισμός (Business Planning) Προγραμματισμός Παραγωγής Καθορισμός απαιτήσεων Κύριο Πρόγραμμα Παραγωγής (MPS) Επίπεδα λεπτομερούς προγραμματισμού MRP Κύριο Πρόγραμμα Παραγωγής (MPS) Προγραμματισμός Απαιτήσεων Δυναμικότητας (CRP) MRP II Εκτελεστικό επίπεδο Σύστημα Εντολών Προμήθειας/Παραγωγής Σύστημα Εντολών Προμήθειας/Παραγωγής Πολλοί είναι εκείνοι που υποστηρίζουν ότι ο ολοένα αυξανόμενος ρυθμός της τεχνολογικής ανάπτυξης στο επιχειρηματικό περιβάλλον (business environment), σημαίνει πως και οι κατασκευαστές / παραγωγοί θα πρέπει να γίνουν πιο ευέλικτοι. Πρέπει να είναι σε θέση να αντιμετωπίζουν μια ασταθή αγορά, που απαιτεί μεγαλύτερη ποικιλία προϊόντων και η οποία γίνεται ολοένα και περισσότερο πρόθυμη να απορρίψει παλαιά προϊόντα και να στραφεί σε καινούργια. Η προσαρμογή λοιπόν σε μια πολύ εξατομικευμένη (custom) αγορά, μπορεί μακροχρόνια να είναι 15

16 αντιπαραγωγική. Οι οργανισμοί πρέπει να είναι ευκίνητοι (agile), έτοιμοι να κινηθούν γρήγορα σε ένα καινούργιο «κομμάτι» της αγοράς, καθώς είναι αναγκασμένοι να εγκαταλείψουν παλαιότερα κομμάτια της αγοράς. Οι περισσότερες καινοτομίες στα ευέλικτα συστήματα παραγωγής στηρίζονται φιλοσοφικά και εμπορικά σε αυτές τις διαπιστώσεις. Ο ολοένα αυξανόμενος ρυθμός της αλλαγής έχει και επιπτώσεις στα συστήματα ελέγχου και σχεδιασμού. Η παλαιότερη μονολιθική αντιμετώπιση στο σχεδιασμό και στον έλεγχο παραγωγής δεν είναι πλέον αποδεκτή και είναι αναγκαία η ύπαρξη ενός πιο περιεκτικού συστήματος. Τα δικτυωμένα συστήματα επικοινωνίας και οι κατανεμημένες βάσεις δεδομένων υποστηρίζουν τοπικά ημι-αυτόνομα συστήματα αλλά συγχρόνως απαιτείται συντονισμός του σχεδιασμού και του ελέγχου της παραγωγής. Ευέλικτα Συστήματα Παραγωγής (FMS) Τα συστήματα FMS επιτρέπουν την παραγωγή διαφορετικών τεμαχίων χωρίς διακοπή από χειροκίνητους χειρισμούς και νέες ρυθμίσεις των μηχανημάτων. Έτσι μπορούν να κατασκευαστούν με οικονομικό τρόπο και τεμάχια σε μικρές παρτίδες. Μεγάλος Αυτόματο ειδικής χρήσης Εδική μηχανή #τεμαχίων FMS Κέντρο κατεργασίας NC Μικρός Ευκινησία Μικρή Μεγάλη Σ ένα FMS υπάρχουν εργαλειομηχανές που: η μία αντικαθιστά την άλλη (π.χ. ίδιες μηχανές, τα τεμάχια κατανέμονται στη μία ή στην άλλη με στόχο να είναι πλήρως απασχολημένες) ή/ και η μία συμπληρώνει την άλλη (π.χ. για να ολοκληρωθούν τα τεμάχια πρέπει να περάσουν διαδοχικά απ όλες τις μηχανές). Στο FMS συνδέονται μεταξύ τους οι μηχανές κατεργασίας μέσω ενός αυτόματου συστήματος μεταφοράς για τα τεμάχια και για τα εργαλεία. Ο υπολογιστής ελέγχει τη 16

17 μεταφορά τεμαχίων και εργαλείων και παρέχει στις εργαλειομηχανές το αναγκαίο πρόγραμμα κατεργασίας. Τα ευέλικτα συστήματα παραγωγής βασικό χαρακτηριστικό των οποίων είναι η αυτοματοποίηση, εντάσσονται αναμφισβήτητα στα ολοκληρωμένα συστήματα παραγωγής αλλά αποτελούν ένα τεράστιο κεφάλαιο το οποίο πρέπει να εξετάσει κανείς χωριστά σε λεπτομέρεια. Στο κεφάλαιο 8 παρουσιάζονται περισσότερα στοιχεία των FMS. 1.2 Οι διαστάσεις της ενοποίησης Οι υπολογιστές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ενοποίηση διαφόρων παραγωγικών δραστηριοτήτων. Η ενοποίηση μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι δισδιάστατη, οριζόντια και κάθετη. Η οριζόντια ενοποίηση, συνδέει τις δραστηριότητες και τις διαδικασίες που ξεκινούν από τη σχεδίαση ενός προϊόντος (design of a product) και τελειώνουν με την παράδοσή του στον πελάτη (delivery). Η κάθετη ενοποίηση συνδέει την αναλυτική σχεδίαση (detailed design) και τις παραγωγικές δραστηριότητες (manufacturing activities) της οριζόντιας διάστασης, με τα στρατηγικά σχέδια (strategic plans) της επιχείρησης, μέσω μιας ιεραρχίας ελέγχου (hierarchy of control). Η μεγάλη διαφορά που υπάρχει μεταξύ των δύο διαστάσεων της ενοποίησης προκύπτει από τη συχνότητα επανάληψης των δραστηριοτήτων της κάθε διάστασης. Οι δραστηριότητες που βρίσκονται στην κάθετη διάσταση δεν είναι επαναλήψιμες, δηλαδή μια εταιρική στρατηγική, μόλις διατυπωθεί και συμφωνηθεί, δεν αλλάζει ούτε εύκολα ούτε συχνά. Αντίθετα, στην οριζόντια διάσταση η δραστηριότητα π.χ. της ανεύρεσης πρώτων υλών, μετατροπής τους σε τελικά προϊόντα και διανομής τους στους πελάτες, είναι μια επαναλαμβανόμενη διαδικασία που εκτελείται χωρίς διακοπή. Είναι δυνατόν (και πολλές φορές συμβαίνει) κάποιες ή και όλες οι ενέργειες που εμπλέκονται στην παραγωγική διαδικασία, να υποστηρίζονται από μεμονωμένους υπολογιστές. Αυτό όμως δεν είναι ένα σύστημα CIM. Το σύστημα CIM προϋποθέτει και επικοινωνία και ενοποίηση πληροφοριών. Για το λόγο αυτό αναφερόμαστε πρώτα στα χαρακτηριστικά της ενοποίησης της επικοινωνίας (communications integration), στη συνέχεια εξετάζουμε της ενοποίησης της πληροφορίας (information integration) για να δούμε τέλος τη λειτουργική ενοποίηση (functional integration). 17

18 1.3 Ενοποίηση των συστημάτων επικοινωνίας Τα δίκτυα υπολογιστών (computing networks) χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο για να ενοποιήσουν τις παραγωγικές δραστηριότητες (manufacturing activities) τόσο στην οριζόντια όσο και στην κάθετη διάσταση. Το μέσο επικοινωνίας, όπως για παράδειγμα ένα ζεύγος καλωδίων, επιτρέπει σ έναν παροχέα πληροφοριών (information provider) ή σ έναν χρήστη (user) σε μία τοποθεσία, να επικοινωνήσει με μία άλλη τοποθεσία. Ο παροχέας πληροφοριών ή ο χρήστης θα μπορούσε να είναι ένας αισθητήρας (sensor) ή μια συσκευή ελέγχου (control device), κάποιο είδος λογισμικού ή ακόμα και κάποιος άνθρωπος, όπως για παράδειγμα ένας χειριστής ενός τερματικού. Ένα δίκτυο αποτελείται από κόμβους (nodes) και από το μέσο επικοινωνίας που συνδέει τους κόμβους αυτούς. Οι υπολογιστικές συσκευές και οι συσκευές εισόδου και εξόδου είναι συνδεδεμένες στο δίκτυο μέσω των κόμβων αυτών. Τα περισσότερα δίκτυα χρησιμοποιούν σαν κανάλι επικοινωνίας σύρματα χαλκού (καλώδια), αν και οπτικές ίνες (fibre optics), όπως και ραδιοσυχνότητες, χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο με την πάροδο του χρόνου. Τα δίκτυα ταξινομούνται ανάλογα με το αν εξυπηρετούν τοπικές ή ευρείας έκτασης περιοχές. Συνήθως, ένα τοπικό δίκτυο (local area network - LAN) θα καλύψει μία απόσταση από λίγα μέτρα έως και ένα χιλιόμετρο περίπου. Χρησιμοποιεί ιδιωτικές απομονωμένες γραμμές επικοινωνίας και ως επί το πλείστον, χρησιμοποιείται για τη μεταφορά δεδομένων αν και με τη σύγκληση των τεχνολογιών της πληροφορικής, χρησιμοποιείται ήδη για τη μεταφορά φωνητικών όσο και οπτικών πληροφοριών. Ένα δίκτυο ευρείας κάλυψης (wide area network - WAN) καλύπτει συνήθως μεγάλες αποστάσεις, μερικές φορές μέχρι και διηπειρωτικές αποστάσεις και συνήθως χρησιμοποιεί δημόσια τηλεπικοινωνιακά δίκτυα. Τα WAΝ χρησιμοποιούν αναλογικά σήματα και τα τελευταία χρόνια ψηφιακά σήματα μετάδοσης. Στη βιομηχανία τα WAN χρησιμοποιούνται για το συντονισμό των σχεδίων και λειτουργιών μεταξύ γεωγραφικά απόμακρων παραγωγικών μονάδων, ενώ τα LAN χρησιμοποιούνται για την ενοποίηση των δραστηριοτήτων μέσα στο ίδιο το εργοστάσιο Πρότυπα STANDARDS των δικτύων για έλεγχο της παραγωγής Τα προβλήματα που σχετίζονται με τη χρήση τοπικών δικτύων στη βιομηχανία, προκύπτουν από τη δυσκολία της επικοινωνίας μεταξύ του εξοπλισμού των 18

19 εργοστασίων που προέρχεται από διαφορετικούς κατασκευαστές, δηλαδή στο να μπορεί το υλικό αυτό να επικοινωνεί μεταξύ του χωρίς προβλήματα. Αυτό το πρόβλημα δεν ήταν σοβαρό την εποχή που οι κατασκευαστές εγκαθιστούσαν μεμονωμένες αυτοματοποιημένες μονάδες παραγωγής (islands of automation), άρχισε όμως να γίνεται έντονο όταν οι δημιουργοί αυτών των μονάδων αντιλήφθηκαν ότι ο αριθμός τους αυξήθηκε σημαντικά και δεν είχε ακόμη καθιερωθεί ένα τυποποιημένο πρωτόκολλο επικοινωνίας. Διάφοροι οργανισμοί σε πολλές χώρες αποπειράθηκαν να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα. Η προσπάθεια που είχε τη μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα ήταν αυτή που οδήγησε στην ανάπτυξη του πρωτοκόλλου MAP (Manufacturing Automation Protocol), και προτάθηκε αρχικά από την General Motors. Το πρότυπο αυτό standard βασίζεται στο μοντέλο των επτά επιπέδων (seven layer model) του πρωτοκόλλου της OSI (Open Systems Integration) και "δανείζεται" επίσης πολλά στοιχεία από το πρωτόκολλο IEEE Το πρότυπο κάνει χρήση ενός token και το δικαίωμα μετάδοσης περνά από κόμβο σε κόμβο με καθοδικές αριθμητικά διευθύνσεις. Το δίκτυο στηρίζεται σε ένα ευρείας ζώνης (broadband) ομοαξονικό καλώδιο. Από το 1980, οι μηχανικοί της General Motors δούλευαν πάνω στη διαμόρφωση των προδιαγραφών του συγκεκριμένου προτύπου επικοινωνίας σε συνεργασία με έναν αριθμό από κατασκευαστές συστημάτων αυτοματισμού. Το θέμα όμως της τυποποίησης γίνεται ολοένα και πιο σοβαρό. Το 1980 στην General Motors υπήρχαν προγραμματιζόμενες συσκευές / μηχανές εκ των οποίων μόνο το 20% επικοινωνούσε μεταξύ τους. Σήμερα, τα περισσότερα συστήματα επικοινωνιών στηρίζονται σε ομοαξονικά καλώδια ή και σε οπτικές ίνες. Η επιλογή για το ποιο από τα δυο θα υιοθετήσουμε επηρεάζεται από τον όγκο των δεδομένων που πρέπει να μεταφέρουμε, όπως και από τον παράγοντα του κόστους του κάθε μέσου που θα επιλέξουμε. Η χρήση συστημάτων επικοινωνίας, που στηρίζονται σε ασύρματες (radio) και οπτικές μεθόδους επικοινωνίας (light based communications) έχει αυξηθεί και θα συνεχίσει να αυξάνεται όλο και περισσότερο στο μέλλον με τη χρήση των αυτόματων καθοδηγούμενων οχημάτων AGV και κινητών ρομποτικών συστημάτων (mobile robots). Ο πρωταρχικός σκοπός της σύνδεσης των διαφόρων δραστηριοτήτων ενός εργοστασίου με ένα δίκτυο είναι να μας επιτρέψει την επικοινωνία μεταξύ των διαφόρων τμημάτων να γίνεται ευκολότερα, γρηγορότερα και χωρίς λάθη. Έτσι 19

20 μπορούμε να πάρουμε αποφάσεις βασιζόμενοι σε πληροφορίες που είναι πρόσφατες, πλήρεις και ακριβείς. Οι περισσότερες πληροφορίες αποθηκεύονται σε κοινές βάσεις δεδομένων (shared databases) και ο τρόπος με τον οποίο μας προσφέρουν το μηχανισμό ενοποίησης είναι το αντικείμενο της επόμενης παραγράφου. 1.4 Ενοποίηση των πληροφοριών Το λογισμικό που υποστηρίζει την προσέγγιση CIM μπορεί να διαχωριστεί σε: α) επιχειρησιακά συστήματα (operations systems), β) συστήματα επικοινωνίας (communications systems), γ) εφαρμογές (applications systems) και δ) διαχείριση βάσεων δεδομένων (database management systems). Η αρχιτεκτονική των βάσεων δεδομένων είναι ένας τρόπος διασύνδεσης εφαρμογών λογισμικού και αποτελεί σημαντικό στοιχείο για την ενοποίηση των παραγωγικών δραστηριοτήτων. Τις "παλιές καλές εποχές" (μέχρι το 1969 περίπου) τα αρχεία σχεδιάζονταν, δημιουργούνταν και συντηρούνταν για κάθε εφαρμογή χωριστά. Τα αρχεία ήταν ως επί το πλείστον σειριακά, είχαν τη μορφή μαγνητικών ταινιών και μόλις είχαν αρχίσει να αντικαθίστανται από μαγνητικούς δίσκους. Γρήγορα έγινε αντιληπτό σε όλους ότι τα "ιδιωτικά" αρχεία ήταν ασύμφορα για τους εξής λόγους: Έπρεπε να ξανα-ανακαλύψουμε τον τροχό κάθε φορά που γραφόταν μια καινούργια εφαρμογή. Δεν υπήρχε κανένας έλεγχος συμβατότητας (consistency check) μεταξύ διαφορετικών αρχείων που είχαν την ίδια πληροφορία. Κάθε αρχείο είχε διαφορετική γραμμογράφηση (format) και δεν μπορούσε να υπάρχει διάχυση της πληροφορίας μεταξύ διαφορετικών τμημάτων μιας εταιρείας. Η γραμμογράφηση ήταν ανελαστική σε κάθε εφαρμογή, έτσι ήταν δύσκολο να χρησιμοποιηθεί η πληροφορία για οποιαδήποτε άλλη χρήση εκτός εκείνης για την οποία αρχικά σχεδιάστηκε. Η αποθήκευση της ίδιας πληροφορίας σε πολλά αρχεία είχε μεγάλο κόστος. Οι απλές δομές που είχαν τα αρχεία ήταν άμεσα συνδεδεμένες με την εφαρμογή του λογισμικού και έτσι δεν ήταν δυνατή η αξιοποίηση των δυνατοτήτων που είχαν να προσφέρουν οι μονάδες μαγνητικών δίσκων. Ήταν δύσκολο να εφαρμοστούν δομές για την ασφάλεια των δεδομένων (loss protection). 20

21 Αυτά τα προβλήματα ήταν η αφορμή για να συμβούν δύο πράγματα. Το πρώτο ήταν να ξεκινήσει μια σταυροφορία για ενοποιημένα διοικητικά συστήματα πληροφοριών (Integrated Management Information Systems - IMIS) με κοινή βάση δεδομένων για όλες τις εφαρμογές της επιχείρησης. Το δεύτερο ήταν να δημιουργηθεί ένα γενικότερο λογισμικό για τη διαχείριση των αρχείων (generalized file - handling software). Σταδιακά όμως οι ελπίδες πως θα δημιουργούνταν ένα σύστημα το οποίο θα ήταν καθ όλα ενοποιημένο, άρχισαν να σβήνουν. Η τεχνολογία ανάπτυξης λογισμικού δεν ήταν ακόμη επαρκώς εξελιγμένη και η ποσότητα της δουλειάς που χρειαζόταν για να αναπτυχθεί και να υλοποιηθεί ένα τέτοιο σύστημα ήταν πολύ μεγάλη. Απλά για την εποχή εκείνη το εγχείρημα ήταν δύσκολο, ακριβό και χρονοβόρο. Άλλη μια παράμετρος που επηρέασε την όλη κατάσταση ήταν ο χώρος εργασίας. Κατά τις αρχές του 1970 τα πρώτα μινι υπολογιστικά συστήματα άρχισαν να λειτουργούν. Μια και δεν είχαν μερίδιο της αγοράς στην επεξεργασία δεδομένων, όπου κυριαρχούσαν άλλες εταιρείες, τα στελέχη των εταιρειών που κατασκεύαζαν μινι συστήματα καταπιάστηκαν με εφαρμογές που εξυπηρετούσαν τη γραμμή παραγωγής. Η εξέλιξη της τεχνολογίας των μικρο-τσιπς κατά τη δεκαετία του 1970 σήμαινε ότι τα μινι συστήματα και οι μικρο-υπολογιστές έγιναν πιο ισχυροί και άρχισαν να "αναλαμβάνουν υπηρεσίες" που μέχρι πρότινος εκτελούσαν τα μεγαλύτερα και ακριβότερα συστήματα τύπου mainframes. Τα μινι συστήματα άρχισαν να χρησιμοποιούνται στα γραφεία των μηχανολόγων, για τη σχεδίαση με τη βοήθεια υπολογιστή (Computer Aided Design (CAD)), όπου οι ανάγκες μπορούσαν να καλυφθούν με μεμονωμένα συστήματα (stand-alone). Έτσι σταδιακά άρχισε να εξασθενεί η κυριαρχία των μεγάλων κεντρικών υπολογιστικών συστημάτων. Αυτό άρεσε στους χρήστες. Δεν ήταν απομακρυσμένα συστήματα και υπήρχε και ένα αίσθημα ιδιοκτησίας. Οι τελικοί χρήστες είδαν ότι μπορούσαν, αφού εκπαίδευαν τους δικούς τους αναλυτές και προγραμματιστές, να τελειώνουν τις δουλειές τους πιο γρήγορα και πιο φτηνά, με δικούς τους πόρους και χωρίς την εξάρτηση από κεντρικά υπολογιστικά κέντρα. Η εξέλιξη των μικροϋπολογιστών επιτάχυνε αυτή τη διαδικασία ακόμα περισσότερο. Μέχρι τις αρχές του 1980 πολλές επιχειρήσεις είχαν υιοθετήσει τον εξής τρόπο εργασίας: από τη μια μεριά υπήρχε η αυξανόμενη τάση για όλο και πιο δυνατό κεντρικό υπολογιστή που έτρεχε όλο και πιο σύνθετα προγράμματα και από την άλλη υπήρχε η τάση για τη χρησιμοποίηση μίνι και μικροϋπολογιστές για μεμονωμένη 21

22 χρήση. Κάποιος τρόπος έπρεπε όμως να βρεθεί για να "δέσουν" όλα αυτά μεταξύ τους. Τότε γεννήθηκε η ιδέα του αποκεντρωμένου αλλά συντονισμένου πληροφοριακού συστήματος (decentralised, but coordinated information system) και της ανάγκης πλέον για μια κατανεμημένη αλλά και συντονισμένη βάση δεδομένων που απαιτούσε το σύστημα. Για τη διαχείριση μιας παραγγελίας αλλά και γενικότερα για τη λειτουργία μιας βιομηχανικής μονάδας χρειάζονται ένα πλήθος πληροφοριών σχετικών με πρόσωπα, πράγματα και καταστάσεις. Σε επαναλαμβανόμενες παραγωγές τα δεδομένα χωρίζονται σε πληροφορίες που σχετίζονται με την παραγγελία και σε πληροφορίες που δεν σχετίζονται (ανεξάρτητες) με την παραγγελία. Οι πληροφορίες ανεξάρτητες της παραγγελίας αφορούν δεδομένα που σχετίζονται με κάποιο προϊόν και την παραγωγική του διαδικασία ανεξάρτητα από συγκεκριμένη παραγγελία. Τυπικά παραδείγματα τέτοιων πληροφοριών είναι οι κατάλογοι τεμαχίων, τα σχέδια φάσεων κατεργασίας, η ικανότητα της παραγωγικής διαδικασίας, ο διαθέσιμος μηχανολογικός εξοπλισμός κτλ. Τα δεδομένα αυτά έχουν μόνιμο χαρακτήρα και αλλάζουν μόνο με την εισαγωγή/ διαγραφή κάποιου προϊόντος ή μεταβολές στον εξοπλισμό της παραγωγής. Οι πληροφορίες εξαρτώμενες από την παραγγελία αφορούν δεδομένα σχετικά με τη συγκεκριμένη παραγγελία (ποσότητες, προθεσμίες) και την προώθησή της στην επιχείρηση, π.χ. σχεδίαση-επεξεργασία της παραγγελίας, επιλογή μηχανών, επιλογή σειράς εργασιών, χρονικός προγραμματισμός υλικών και εργασιών, τήρηση χρονοδιαγράμματος κτλ. Τα δεδομένα αυτά δεν είναι μόνιμα, συνήθως σβήνονται με την ολοκλήρωση της παραγγελίας. Το σύνολο όλων των μεθόδων και προδιαγραφών για τη διαφύλαξη των δεδομένων λέγεται οργάνωση δεδομένων. Ο τρόπος που είναι δομημένη μία βάση δεδομένων καθορίζει και τον τρόπο που θα χρησιμοποιηθεί από τις διάφορες εφαρμογές. Έτσι η δομή της βάσης είναι ένα σημαντικό αντικείμενο, το οποίο πρέπει να γνωρίζουν οι μηχανικοί παραγωγής για να μπορούν να μιλούν με άνεση στους ειδικούς στη διαχείριση βάσεων δεδομένων. Μία βάση αποτελείται από: Πεδία (fields), που αποτελούν τη μικρότερη μονάδα πληροφορίας που αποθηκεύουμε μέσα στη βάση. Εγγραφές (records), που είναι μία συγκεκριμένη και αναγνωρίσιμη συγκέντρωση πεδίων. 22

23 Αρχεία (files), που είναι μια συλλογή εγγραφών. Μια βάση, μπορεί και (συνήθως) έχει ένα αριθμό από συνδεδεμένα αρχεία (linked files). Ο όρος βάση δεδομένων σημαίνει ότι τα δεδομένα χρησιμοποιούνται ως βάση για ένα αριθμό από διαφορετικές εφαρμογές. Μια εφαρμογή είναι απλά ένα πρόγραμμα που κάνει κάτι χρήσιμο: π.χ. υπολογίζει το μισθό μας. Ένα σύστημα διαχείρισης βάσεων δεδομένων (database management system) είναι ένα πρόγραμμα ή μια σειρά από προγράμματα που συντηρούν μια βάση Είδη βάσεων δεδομένων Μπορούμε να διακρίνουμε τέσσερα είδη βάσεων δεδομένων: - Συλλογή ανεξάρτητων βάσεων - Συγκεντρωτική ή συμπαγής βάση - Αλληλεπιδρούσα βάση - Κατανεμημένη βάση Τα κριτήρια με τα οποία επιλέγεται η μορφή της βάσης δεδομένων έχουν να κάνουν με: το είδος και το μέγεθος των δεδομένων, τον αριθμό των αρχείων, την ταχύτητα πρόσβασης, την ευκολία ανανέωσης/ αλλαγής αρχείων, το βαθμό ασφάλειας πρόσβασης. - Συλλογή Ανεξάρτητων Βάσεων (CIDB) Κάθε τμήμα της επιχείρησης χρησιμοποιεί ανεξάρτητη βάση σχεδιασμένη σύμφωνα με τις ανάγκες του. Μια τέτοια δομή των βάσεων δεδομένων δημιουργεί πολλά προβλήματα: - Ο συνδυασμός των βάσεων για να δώσουν ένα ολοκληρωμένο σύστημα είναι δύσκολος. - Αλλαγές στη μορφή (format) των δεδομένων προκαλεί την ανάγκη αλλαγής όλων των σχετιζόμενων προγραμμάτων - Έχει υψηλό κόστος συντήρησης. - Είναι δύσκολη η ανταλλαγή δεδομένων Marketing Σχεδίαση Παραλαβή Ποιότητα Συντήρηση... Παραγωγή Πωλήσεις 23

24 -Συγκεντρωτική ή Συμπαγής Βάση (CDB) Υπάρχει μια ενιαία βάση δεδομένων η οποία συγκεντρώνει, επεξεργάζεται και αποθηκεύει όλα τα δεδομένα. Κι εδώ όμως παρουσιάζονται μια σειρά από προβλήματα: - Λόγω του μεγάλου αριθμού των δεδομένων η διαχείριση ενός τέτοιου συστήματος είναι Marketing Σχεδίαση δύσκολη. Παραλαβή - Ο χρόνος πρόσβασης για την απόκτηση Παραγωγή Πωλήσεις συγκεκριμένων πληροφοριών συνήθως είναι Ποίοτητα μεγάλος. Συντήρηση - Ο προγραμματισμός και η συντήρηση είναι δύσκολα Πολλές πληροφορίες ενδιαφέρουν λίγους χρήστες, οπότε δεν χρειάζεται να βρίσκονται σ ένα τόσο μεγάλο αρχείο. - Αλληλεπιδρούσα Βάση (με θέσεις τομής) (IDB) Το κάθε τμήμα της επιχείρησης έχει τη δική του βάση δεδομένων αλλά μπορεί να δώσει και να πάρει δεδομένα από οποιαδήποτε άλλη βάση. Οι πληροφορίες που εισάγονται στο σύστημα διανέμονται αυτόματα σε όλους τους χρήστες. Δυσκολίες λειτουργίας μιας τέτοιας βάσης: - Η κατάστρωση του συστήματος είναι πολύ δύσκολη. - Απαραίτητη η ύπαρξη Marketing Σχεδίαση κοινών πρωτοκόλλων Παραλαβή επικοινωνίας (data formats κτλ) Πρέπει να υπάρχουν Ποιότητα Παραγωγή προγράμματα για την ταυτόχρονη παροχή δεδομένων σε πολλούς Συντήρηση... Πωλήσεις χρήστες. - Κατανεμημένη Βάση (DDB) Τα δεδομένα τα οποία είναι κοινά για τα διάφορα τμήματα βρίσκονται σ ένα κεντρικό αρχείο (master file) και τα υπόλοιπα στα local files του κάθε τμήματος. Ο 24

25 χρήστης μπορεί να χρησιμοποιήσει δεδομένα κι απ τα δυο. Έχει αντίστοιχα προβλήματα επικοινωνίας με την προηγούμενη δομή αλλά η κατάστρωση καθώς και η συντήρηση ενός τέτοιου συστήματος είναι πιο εύκολη. Marketing Σχεδίαση Παραλαβή Ποιότητα Master File Παραγωγή Συντήρηση... Πωλήσεις Τα τέσσερα επίπεδα του ιεραρχικού ελέγχου (hierarchical control) που φαίνονται στο παρακάτω σχήμα αποτελούν ένα ιδεατό μοντέλο (idealised model), παρά ένα πραγματικό. Οι δομές που συναντάμε στην πραγματικότητα είναι λιγότερο ευδιάκριτες. Το σχήμα μας δείχνει τα τέσσερα επίπεδα του ελέγχου: - επίπεδο 1 : έλεγχος των μηχανών (machine control), - επίπεδο 2 : έλεγχος του χώρου εργασίας (work-area control), - επίπεδο 3 : έλεγχος της ζώνης (zone control) επίπεδο 4 : έλεγχος του εργοστασίου (plant control). Επίπεδο 4 Έλεγχος Εργοστασίου Επίπεδο 3 Έλεγχος ζώνης Επίπεδο 2 Έλεγχος χώρου εργασίας (work area control) Επίπεδο 1 Έλεγχος μηχανών και συσκευών (machine control) 25

26 Καθώς τα επιμέρους τμήματα της διαδικασίας ελέγχου του CIM γίνονται όλο και πιο ισχυρά και ευέλικτα και τα συστήματα επικοινωνίας μεταξύ των συστημάτων αναπτύσσονται, τόσο οι τρόποι που μπορεί να αναπτυχθεί ένα σύστημα αυξάνονται σε αριθμό αλλά και πολυπλοκότητα. Το ποια διάταξη θα προτιμήσουμε έχει να κάνει με το ποια πληροφορία θέλουμε και είναι σημαντική για εμάς. Δύο παράγοντες επηρεάζουν την απόφασή μας: από τη μία καθώς η τεχνολογία των υπολογιστών (hardware) και του λογισμικού εξελίσσεται, υπάρχει η τάση να αυξήσουμε κεντρικά τον έλεγχο και τη συγκέντρωση της πληροφορίας. Από την άλλη, η ανάπτυξη των μικρών υπολογιστών και σταθμών εργασίας καθώς και η πρόοδος στις τηλεπικοινωνίες μας παρέχουν τις δυνατότητες για μεγαλύτερη διασπορά των συστημάτων και του ελέγχου. Σαφώς υπάρχει διάσταση μεταξύ των δύο αυτών παραγόντων και η ακριβής θέση μιας βάσεως δεδομένων είναι θέμα προσωπικής κρίσεως, αλλά ποιες είναι οι αρχές πάνω στις οποίες αυτή η απόφαση πρέπει να παρθεί; Στη συγκεντρωμένη πληροφορία μπορούμε να εφαρμόσουμε πολύ μεγαλύτερο έλεγχο όσον αφορά την ακρίβεια και τη χρήση των δεδομένων. Μπορούμε να θεσπίσουμε πρότυπα πιο εύκολα και να εφαρμόσουμε καλύτερη αστυνόμευση στην πληροφορία. Δεδομένα μπορεί να κοινοποιηθούν σε πολλές εφαρμογές, αποφεύγοντας ανακολουθίες και ασάφειες. Είναι πιο εύκολο έτσι να ισορροπήσουμε τις διαφορετικές ανάγκες κάθε εφαρμογής. Αλλά, αναπόφευκτα η συγκεντρωμένη πληροφορία αυξάνει την κίνηση στο δίκτυο και μπορεί να έχει σαν αποτέλεσμα μη αποδεκτούς χρόνους απόκρισης. Ο στόχος ενός κατανεμημένου συστήματος (distributed processing system), είναι να παρέχει μία λογικά ολοκληρωμένη αλλά φυσικά κατανεμημένη βάση δεδομένων στο δίκτυο. Η πρόθεση είναι να κάνουμε κάθε επίπεδο ελέγχου του συστήματος όσο πιο αυτόνομο γίνεται. Αυτό έχει μερικά πλεονεκτήματα: 1. Μας επιτρέπει κάθε μέρος του συστήματος να λειτουργεί αυτόνομα για όσο το δυνατόν περισσότερο, σε περίπτωση που προκύψει βλάβη ή άλλο πρόβλημα. 2. Αυξάνει την ευελιξία μας. Είναι πολύ πιο εύκολο να αλλάξεις ένα σύστημα που αποτελείται από μονάδες (modules) παρά ένα μονολιθικό σύστημα. 3. Είναι πιο απλοποιημένο. Προγράμματα και αρχεία δε χρειάζονται να είναι πολύπλοκα και μπορεί να βασίζονται σε απλές δομές. 4. Μπορεί να μας μειώσει τα έξοδα. Το κόστος ενός πακέτου από προγράμματα που θα τρέξουν σε ένα μινι υπολογιστικό σύστημα και θα υποστηρίζουν μια 26

27 κατασκευαστική εφαρμογή είναι πιο μικρό από το κόστος ενός αντίστοιχου λογισμικού για ένα υπερ-υπολογιστή. 5. Μπορεί να μειώσει την εξάρτησή μας από ένα μόνο προμηθευτή και να μας παρέχει μεγαλύτερη ελευθερία να διαλέξουμε τα κατάλληλα προϊόντα για την κατάλληλη εφαρμογή. 6. Αυξάνει τη συμμετοχή και δίνει κίνητρα στους ανθρώπους που δουλεύουν με το σύστημα. Οι αρχές που θα εφαρμόσουμε σχετικά με τη γεωγραφική θέση (location) μιας βάσης δεδομένων είναι: Εγγύτητα προς το χρήστη (User proximity). Τα δεδομένα πρέπει να αποθηκεύονται και να ενημερώνονται όσο το δυνατόν πιο κοντά στο χρήστη. Αυτό θα έχει σαν αποτέλεσμα να υπάρχει οργανωτικά κάποιος υπεύθυνος για τα δεδομένα, στον οποίο μπορούμε να απευθυνθούμε, οι χρόνοι απόκρισης να είναι μικροί και η κίνηση στο δίκτυο η ελάχιστη δυνατή. Αποδεκτή καθυστέρηση απόκρισης (Appropriate response delay). Αν και η αρχή της εγγύτητας προς το χρήστη θα έχει σαν αποτέλεσμα την ελαχιστοποίηση της απόκρισης του συστήματος, πρέπει να γίνει συνειδητή προσπάθεια η κάθε καθυστέρηση να ευρίσκεται μέσα σε αποδεκτά όρια. Συνεχής λειτουργία (Continued operation). Τα δεδομένα πρέπει να κατανεμηθούν στο σύστημα με τέτοιο τρόπο, ώστε σε περίπτωση που κάποιο από τα εξαρτήματα ή συσκευή του συστήματος παρουσιάσει βλάβη, να εγγυώνται τη μεγαλύτερη δυνατόν συνεχή λειτουργία του συστήματος. Ο όρος που κάποιες φορές χρησιμοποιούμε για να περιγράψουμε αυτή την κατάσταση είναι "ανώδυνη υποβάθμιση" (Graceful Degradation). Το διαστημικό λεωφορείο των Η.Π.Α. έχει δύο επίπεδα ασφάλειας. Στο πρώτο επίπεδο σε περίπτωση που συμβεί κάποια βλάβη τύπου fail operation (επιχειρησιακή αποτυχία), η αποστολή μπορεί ακόμα να εκτελεσθεί. Στο δεύτερο επίπεδο ασφαλείας μια βλάβη τύπου fail safe (ασφαλής αποτυχία), το διαστημόπλοιο μπορεί να επιστρέψει με ασφάλεια στη γη. Αν και οι μεγάλες και δαπανηρές προφυλάξεις που υπάρχουν σε προγράμματα, όπως του διαστημικού λεωφορείου, δεν μπορούν να υπάρχουν στις περισσότερες παραγωγικές διαδικασίες, η αρχή του fail-operational - fail-safe είναι χρήσιμη να εφαρμόζεται. Ένα τεστ τύπου fail safe σε ένα νέο σύστημα είναι απαραίτητο πριν την έναρξη λειτουργίας του συστήματος. 27

28 Ελάχιστο κόστος. Οι παράγοντες που θα πρέπει να λάβουμε υπόψη μας, είναι το κόστος αποθήκευσης της συγκεντρωμένης πληροφορίας και της υπολογιστικής ισχύος του κεντρικού υπολογιστή σε σχέση με την ποιότητα του δικτύου και της τοπικής υπολογιστικής δύναμης και μνήμης κάθε σταθμού εργασίας. Ακεραιότητα Δεδομένων (Data integrity). Είναι σημαντικό κάθε πληροφορία που υπάρχει στη βάση δεδομένων να είναι ακριβής και πρόσφατη. Εάν αυτό δε συμβαίνει, οι χρήστες σύντομα θα χάσουν την εμπιστοσύνη τους στο σύστημα και το σύστημα θα πέσει σε αχρηστία. Οι παραπάνω παράγοντες μας κάνουν να κατανείμουμε τις πληροφορίες παρά να τις συγκεντρώνουμε. Ο έλεγχος κατανέμεται από επάνω προς τα κάτω σε όλα τα επίπεδα του συστήματος, με αποτέλεσμα να υπάρχει μεγαλύτερη αυτονομία στα κατώτερα συστήματα. Δεν είναι όμως πλήρης αυτονομία, μια και αυτή θα καταργούσε την ιδέα της ενοποίησης. Είναι ένας τύπος δεσμευμένης αυτονομίας (bounded autonomy) με κάθε στοιχείο στο σύστημα να έχει δικό του χώρο λειτουργίας και λήψεως αποφάσεων, αλλά με τις διασυνδέσεις αυτού του χώρου και του συστήματος και των άλλων υποσυστημάτων να παρακολουθείται και να ελέγχεται κεντρικά από το σύστημα. Η επιλογή του τύπου των υπολογιστών και της διάταξης των συστημάτων επικοινωνίας επηρεάζουν το σχεδιασμό της δομής της πληροφορίας και αντίστροφα. Με άλλα λόγια, οι επικοινωνίες και η ενοποίηση των πληροφοριών πηγαίνουν χέριχέρι. Και οι δύο είναι απαραίτητες και θεμελιώδεις για να υλοποιηθεί η λειτουργική ολοκλήρωση (functional integration). Ο στόχος της λειτουργικής ολοκλήρωσης είναι να διασφαλιστεί ότι οι ενέργειες που απαιτούνται, ώστε να γίνει μια ιδέα ένα τελικό προϊόν, εκτελούνται με αποτελεσματικό και αρμονικό τρόπο και κάθε υποσύστημα συνεισφέρει στους στόχους της επιχείρησης. Αυτό δε σημαίνει απαραίτητα την επιβολή μιας ανελαστικής δομής ελέγχου. Αντίθετα, το πολυτάραχο επιχειρηματικό περιβάλλον και οι στρατηγικοί στόχοι ενός οργανισμού, μπορεί κάλλιστα να εξυπηρετηθούν δίνοντας σε κάθε υποσύστημα όσο το δυνατόν περισσότερη ελευθερία και παρόλα αυτά όλες οι ιδέες που διατυπώθηκαν προηγουμένως για την τοποθέτηση της βάσης δεδομένων να ισχύουν και να εφαρμόζονται. 28

29 2. Σχεδιασμός και Έλεγχος Παραγωγής (PPC) Σκοπός κάθε επιχείρησης είναι να παράγει προϊόντα που επιθυμεί ο πελάτης σε καλή ποιότητα, μέσα σε συμφωνημένες προθεσμίες και με το ελάχιστο δυνατό κόστος. Για να επιτευχθεί αυτός ο σκοπός θα πρέπει μια σειρά από ενέργειες της παραγωγής να οργανωθούν, να σχεδιαστούν, να συντονιστούν και να επιτηρούνται. Με τον όρο PPC εννοούμε τη χρησιμοποίηση συστημάτων υποστηριζόμενων από Η/Υ για το σχεδιασμό, τον έλεγχο και την επιτήρηση της παραγωγής από την παραγγελία μέχρι την αποστολή των έτοιμων προϊόντων. Ο σχεδιασμός της παραγωγής καθορίζει στόχους της μελλοντικής πορείας της παραγωγής και τις υποχρεώσεις και τα μέσα για την επίτευξη αυτών των στόχων. Ο έλεγχος παραγωγής πρέπει να φροντίζει έτσι ώστε αυτά τα σχέδια να πραγματοποιηθούν έστω κι αν υπάρχουν αναπόφευκτες δυσχέρειες στην επιχείρηση. Οι κυριότεροι στόχοι ενός συστήματος PPC είναι η ελάττωση των εξόδων και η τήρηση των προθεσμιών. Στόχοι που πολλές φορές είναι αντικρουόμενοι. Η μείωση των εξόδων επιτυγχάνεται με την αύξηση της εκμετάλλευσης των μέσων παραγωγής τη μείωση του χρόνου διαδρομής και τη μείωση των αποθεμάτων. Η αύξηση όμως της εκμετάλλευσης οδηγεί σε αύξηση των αποθεμάτων. Καθώς επίσης και η τήρηση των προθεσμιών και των χρόνων παράδοσης απαιτεί αύξηση των αποθεμάτων. Για το λόγο αυτό ο σωστός σχεδιασμός σε μια παραγωγική διαδικασία είναι πολύ σημαντικός. Πρέπει όμως να αφιερώσει κανείς μεγάλο χρόνο και να λάβει υπόψη χιλιάδες δεδομένα που επιδρούν και μάλιστα αντικρουόμενα. Τήρηση προθεσμιών και χρόνων παράδοσης Αντίφαση Μικρός χρόνος διαδρομής και λίγα αποθέματα Μεγάλη εκμετάλλευση δυναμικότητας Η βάση λοιπόν για το σχεδιασμό είναι οι πληροφορίες. Το σύστημα PPC είναι ένα σύστημα πληροφοριών το οποίο προσαρμόζεται στα ειδικά χαρακτηριστικά της επιχείρησης. Παρά το γεγονός ότι η δομή, η οργάνωση και οι λειτουργίες μιας επιχείρησης ποικίλουν στις διάφορες βιομηχανίες ανάλογα με το είδος του προϊόντος, 29

30 το μέγεθος της παραγωγής κτλ υπάρχουν κάποια χαρακτηριστικά τα οποία είναι κοινά. Στη συνέχεια αναφερόμαστε στις κυριότερες λειτουργίες κάθε βιομηχανικής επιχείρησης και τα δεδομένα-πληροφορίες που σχετίζονται μ αυτές. - Έρευνα Αγοράς Οι περισσότερες επιχειρήσεις διαθέτουν πλέον ανεξάρτητο τμήμα Marketing ή τουλάχιστον κάποιο εξειδικευμένο προσωπικό, το οποίο μεταξύ άλλων συλλέγει και επεξεργάζεται στοιχεία από το εξωτερικό περιβάλλον. Επειδή η επιχείρηση παράγει, όχι για να παράγει, αλλά για να πουλήσει είναι σημαντικό να συλλέγει και να αναλύει δεδομένα που αφορούν την αγορά (νέες τάσεις της αγοράς, απαιτήσεις πελατών, μέτρηση ικανοποίησης των πελατών κτλ). Η συλλογή τέτοιων δεδομένων γίνεται με έρευνες αγοράς. - Συνολικός σχεδιασμός παραγωγής Η επιχείρηση έχοντας σαν δεδομένα στοιχεία του παρελθόντος όσον αφορά της πωλήσεις της μπορεί να προβλέψει τη ζήτηση στο μέλλον και σε συνδυασμό με τα στοιχεία που αφορούν την επιχείρηση (παραγωγική ικανότητα, δυνατότητα αποθήκευσης κτλ) να προχωρήσει στο σχεδιασμό ενός μακροπρόθεσμου σχεδίου παραγωγής (σχετικά με το πόσο να παράγει και πότε, τι πρώτες ύλες να προμηθευτεί, τι να αποθηκεύει κτλ). - Σχεδίαση νέων επενδύσεων Το τμήμα μελετών της επιχείρησης ερευνά τρόπους βελτίωσης της παραγωγής που μπορεί να περιλαμβάνει την ίδρυση νέας μονάδας παραγωγής, βελτίωση της παραγωγικής διαδικασίας και του μηχανολογικού εξοπλισμού κτλ. Ο σχεδιασμός των νέων επενδύσεων βασίζεται σε μελέτη οικονομικής σκοπιμότητας με εκτίμηση δαπανών, εσόδων, απόδοσης κτλ. - Σχεδίαση Δοκιμή νέων προϊόντων Με τη λειτουργία αυτή σχεδιάζεται ένα προϊόν και δοκιμάζεται εργαστηριακά. Βάσει των σχεδίων κατασκευάζεται ένα μοντέλο-πρότυπο το οποίο δοκιμάζεται ως προς τις φυσικές και μηχανικές του ιδιότητες. Τα εξερχόμενα αυτής της διαδικασίας είναι απαραίτητα για όλα τα στάδια της παραγωγικής διαδικασίας και είναι: - το μηχανολογικό σχέδιο - ο κατάλογος υλικών - τα σχέδια φάσεων κατεργασίας - το αρχείο του απαιτούμενου παραγωγικού εξοπλισμού - Προγραμματισμός παραγωγικής διαδικασίας 30

31 Περιλαμβάνει την προετοιμασία των εργαλειομηχανών που απαιτούνται για την κατεργασία των εξαρτημάτων. Τα εξερχόμενα είναι στοιχεία για τις κατεργασίες, την ακολουθία των κατεργασιών, προγράμματα CNC κατάλογοι τεμαχίων και οδηγίες για τη συναρμολόγηση. - Παραλαβή-Έλεγχος πρώτων υλών Όλες οι παραγωγικές μονάδες απαιτούν κάποιες πρώτες ύλες που μπορεί να είναι φυσικά προϊόντα ή προϊόντα άλλων βιομηχανιών. Ο προγραμματισμός των πρώτων υλών περιλαμβάνει τα είδη, τις ποσότητες, τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των υλικών και τη χρονική στιγμή των αγορών. Η επιχείρηση οφείλει να επισημαίνει έγκαιρα τις πηγές των υλικών (προμηθευτές) να συγκεντρώνει προσφορές τις οποίες αξιολογεί με βάση την τιμή, την ποιότητα και την αξιοπιστία του προμηθευτή και να προχωρεί στην παραλαβή των πρώτων υλών. Μετά την παραλαβή ακολουθεί το στάδιο του ελέγχου και της αποδοχής ή μη της συγκεκριμένης παραγγελίας. Η διαδικασία περιλαμβάνει τον ποιοτικό έλεγχο των υλικών ο οποίος γίνεται δειγματοληπτικά. Τα στοιχεία στέλνονται στον Η/Υ του τμήματος ποιοτικού ελέγχου και ενημερώνεται το αρχείο υλικών. - Προώθηση παραγγελιών Περιλαμβάνει τη γρήγορη και αποτελεσματική προώθηση της παραγγελίας του πελάτη μέσα στο εργοστάσιο. Το σύστημα πρέπει να «παρακολουθεί» την πορεία της παραγγελίας στην επιχείρηση να πληροφορεί τον πελάτη για την ημερομηνία παράδοσης και να ελέγχει τυχόν καθυστερήσεις. - Διαχείριση και έλεγχος αποθεμάτων Σ ένα εργοστάσιο υπάρχουν δύο είδη αποθεμάτων: αποθέματα πρώτων υλών και ενδιάμεσων προϊόντων και αποθέματα τελικού προϊόντος. Όσον αφορά τα αποθέματα πρώτων υλών αυτές μετά την αποδοχή μεταφέρονται σε αποθήκες του εργοστασίου και ενημερώνονται τα αντίστοιχα αρχεία για τις υπάρχουσες ποσότητες. Από τον κεντρικό Η/Υ δίνονται οι κατάλληλες εντολές για μεταφορά των υλικών στους χώρους παραγωγής όταν χρειάζονται. Σ ένα σύστημα CIM τα μεταφορικά οχήματα ελέγχονται μέσω Η/Υ ο οποίος ενημερώνεται κάθε φορά για την πραγματοποίηση της μεταφοράς, ανανεώνει το αρχείο των διαθέσιμων ποσοτήτων και φροντίζει για την έγκαιρη ανανέωση παραγγελίας-αγοράς πρώτων υλών. Όσον αφορά τα τελικά προϊόντα που συγκεντρώνονται σε χώρους αποθήκευσης ακολουθείται μια αντίστοιχη διαδικασία ενημέρωσης των αρχείων τα οποία λαμβάνονται υπόψη στο σχεδιασμό 31

32 των ποσοτήτων παραγωγής καθώς και στο σχεδιασμό προθεσμιών ικανοποίησης των παραγγελιών. - Συντήρηση και Αντικατάσταση Τις πιο πολλές λειτουργίες στα σύγχρονα εργοστάσια τις υποστηρίζουμε με τον κατάλληλο τεχνολογικό εξοπλισμό. Για να γίνει αυτό με επιτυχία εκτός από τη σωστή εκλογή του κατάλληλου εξοπλισμού και το συστηματικό προγραμματισμό της απασχόλησης του (κατανομή εργασιών στα μέσα παραγωγής και προγραμματισμός εκτέλεσης εργασιών) χρειάζεται και αντιμετώπιση με οικονομικά κριτήρια της ανικανότητας του εξοπλισμού να λειτουργεί συνεχώς. Η ανικανότητα του εξοπλισμού να λειτουργεί συνεχώς μπορεί να οφείλεται σε φθορές ή βλάβες και αντιμετωπίζεται με την κατάλληλη συντήρηση και αντικατάσταση. Στα αυτοματοποιημένα συστήματα παραγωγής ο ρόλος της συντήρησης γίνεται ακόμα πιο σημαντικός αν σκεφτεί κανείς ότι η βλάβη ενός συστατικού μπορεί να οδηγήσει σε σταμάτημα ολόκληρης της παραγωγικής διαδικασίας. Στόχος λοιπόν είναι η κατάλληλη συντήρηση του και η έγκαιρη αντικατάστασή του. Για το λόγο αυτό κρατούνται δεδομένα για τον τεχνολογικό εξοπλισμό που αφορούν παλαιότητα, χρόνους λειτουργίας, ημερολόγιο συντήρησης, ποιότητα προϊόντων που παράγει, τρέχουσα αξία κτλ. - Κοστολόγηση Ο τελικός στόχος κάθε επιχείρησης είναι να παράγει υλικά που ικανοποιούν ανθρώπινες ανάγκες για να πραγματοποιεί κέρδος. Η παραγωγή ενός προϊόντος απαιτεί τη συνεργασία όλων των λειτουργιών της επιχείρησης (εφοδιασμός, παραγωγή, εμπορία, διοίκηση). Κάθε μια απ αυτές για να εκτελέσουν το έργο τους πραγματοποιούν δαπάνες οι οποίες τελικά επιβαρύνουν τα προϊόντα που παράγονται. Με την κοστολόγηση προσπαθούμε να προσδιορίσουμε τις δαπάνες που έγιναν ή θα γίνουν για την παραγωγή κάθε προϊόντος. Οι δαπάνες αυτές που αποτελούν το κόστος παραγωγής του, φροντίζουμε να είναι δίκαιο μερίδιο του συνόλου των δαπανών της επιχείρησης. Έτσι καθορίζεται το κόστος του προϊόντος και τα περιθώρια κέρδους της επιχείρησης, και ορίζεται η τελική τιμή του προϊόντος. Στο σχήμα της επόμενης σελίδας φαίνεται πως όλες αυτές οι λειτουργίες εφαρμόζονται συνολικά σ ένα εργοστάσιο, πως σχετίζονται μεταξύ τους και πως εμπλέκονται οι πληροφορίες που είναι απαραίτητες σε κάθε μια απ αυτές. 32

33 Παραγωγική Επιχείρηση Παραγωγική Επιχείρηση Σχεδιασμός και Έλεγχος Παραγωγής (PPC) Έρευνα Αγοράς Marketing Διαχείρηση πληροφοριών Σχεδιασμός Εργασίας Τμήμα Μελετών -Σχεδίαση Νέων Επενδύσεων - Σχεδ. Παραδωγικής Διαδικασίας - Σχεδιάση-Δοκιμή Προϊόντος Κατάλογοι τεμαχίων Εξαρτήματα Θέσεις εργασίας Σχέδια φάσεων κατεργασίας Σχεδιασμός Προγράμματος Παραγωγής Προβλέψεις πωλήσεων Πρόγραμμα Παραγωγής Σχεδιασμός Ποσοτήτων Προώθηση παραγγελιών Εντολές πελατών Διαθέσιμα Αποθέματα Πρόγραμμα Παραγωγής Παραγγελίες προς τους προμηθευτές Σχεδιασμός Προθεσμιών και δυνατότητας Πρόγραμμα Μηχανουργείου Δυναμικότητες Παραγγελίες πελατών Customer Service Εκκίνηση και Επιτήρηση εντολής Εντολές Απαντήσεις Προμηθευτές Ροή υλικών Ροή υλικών Παραλαβή- Έλεγχος πρώτων υλών Παραγωγή τεμαχίων Ενδιάμεση αποθήκευση Συναρμολόγηση Αποθήκη έτοιμων προϊόντων Αποστολή Καταναλωτική Αγορά Quality Assurance Manufacturing Warehouse Packaging Sales Πελάτες 33

34 Ο σχεδιασμός της παραγωγής ξεκινάει με το σχεδιασμό του προγράμματος παραγωγής το οποίο καθορίζει ποια προϊόντα θα παραχθούν μέσα σε ορισμένο χρονικό διάστημα. Οι ανάγκες σε προϊόντα καθορίζονται από τις υπάρχουσες παραγγελίες και τις προβλεπόμενες πωλήσεις. Από το σχεδιασμό ποσοτήτων με τη βοήθεια του προγράμματος παραγωγής και των καταλόγων τεμαχίων προκύπτουν οι ανάγκες σε εξαρτήματα και υλικά. Αν πρόκειται για νέα προϊόντα οι κατάλογοι τεμαχίων και τα σχέδια φάσεων κατεργασίας δεν υπάρχουν έτοιμα. Πρέπει να δοθεί εντολή στο τμήμα μελετών το οποίο θα προβεί στην κατασκευή τους. Αφού αφαιρεθούν τα διαθέσιμα αποθέματα προκύπτουν οι καθαρές ανάγκες υλικών οι οποίες αποτελούν τη βάση για παραγγελίες προμηθειών καθώς και για το μελλοντικό πρόγραμμα παραγωγής. Με το σχεδιασμό προθεσμιών και δυνατοτήτων προσδιορίζονται από τα σχέδια κατεργασιών οι ανάγκες σε μέσα και υλικά και συγκρίνονται με τη διαθέσιμη δυναμικότητα. Το αποτέλεσμα είναι το πρόγραμμα μηχανουργείου. Στον έλεγχο παραγωγής ανήκει η περιοχή εκκίνησης και επιτήρησης εντολής. Αφού ελεγχθεί η διαθεσιμότητα των υλικών, των μέσων παραγωγής και των λοιπών στοιχείων της εντολής δίνεται στην παραγωγή το ελεύθερο να ξεκινήσει. Η επιτήρηση της εντολής περιλαμβάνει την παρακολούθηση της δυναμικότητας και των αποθεμάτων σχετικά με τις ποσότητες, προθεσμίες και ποιότητα των προϊόντων καθώς και η μεταφορά όλων των πληροφοριών στο τμήμα σχεδιασμού. Αυτό πραγματοποιείται με τη βοήθεια της συγκέντρωσης των πληροφοριών της επιχείρησης (BDE). Αν υπάρχει απόκλιση μεταξύ των επιθυμητών δεδομένων και των πραγματικών πρέπει να εξακριβωθεί η αιτία και να εξαλειφθεί. Αν αυτό δεν είναι δυνατόν πρέπει να τροποποιηθεί ο σχεδιασμός. Το σύστημα PPC, λοιπόν θα λέγαμε ότι είναι ένας ρυθμιστής που συγκρίνει την πραγματική κατάσταση με την επιθυμητή με στόχο την εξισορρόπησή τους. 34

35 3. Συγκεντρωτικός Προγραμματισμός Παραγωγής (MPS) Ο Συγκεντρωτικός Προγραμματισμός Παραγωγής (Master Product Scheduling MPS) είναι η δραστηριότητα με την οποία καθορίζεται το πρόγραμμα (πλάνο) παραγωγής συγκεντρωτικά, δηλαδή για το σύνολο των προϊόντων ενός παραγωγικού συστήματος και για το σύνολο των περιόδων. Το συγκεντρωτικό ή κύριο πρόγραμμα παραγωγής περιλαμβάνει μεσοπρόθεσμες αποφάσεις της διοίκησης σχετικά με το ύψος της παραγωγής, της απασχόλησης και των αποθεμάτων που τίθενται ως στόχοι για ένα μεσοπρόθεσμο ορίζοντα σχεδιασμού. Το συγκεντρωτικό πρόγραμμα παραγωγής καθορίζει πως θα διατεθούν οι πόροι του συστήματος (εργατοώρες, μηχανοώρες, κεφάλαια, αποθέματα κ.λπ.) στην παραγωγική λειτουργία και καταγράφεται σε κάθε περίοδο το συνολικό μέγεθος παραγωγής, το μέγεθος της εργατικής δύναμης που θα απασχοληθεί, το μέγεθος των αποθεμάτων, η χρήση εξωτερικής δυναμικότητας, υπερωριών κ.λπ.. Με άλλα λόγια το συγκεντρωτικό πρόγραμμα παραγωγής αποτελεί το πλαίσιο μέσα στο οποίο οργανώνεται και αναπτύσσεται η παραγωγική δραστηριότητα ενός συστήματος. Η δυσκολία του προβλήματος οφείλεται στις διακυμάνσεις που παρουσιάζει η ζήτηση στους περισσότερους κλάδους παραγωγής. Αν η ζήτηση δεν παρουσίαζε αυτές τις διακυμάνσεις, από περίοδο σε περίοδο, το πρόβλημα του συγκεντρωτικού προγραμματισμού θα ήταν αρκετά απλό. Η ζήτηση όμως των προϊόντων ενός εργοστασίου εξαρτάται από πολλούς παράγοντες και δεν είναι σταθερή. Παρόλο όμως που μεταβάλλεται μπορεί να προβλεφθεί με κατάλληλες μεθόδους. Θεωρώντας ότι έχουμε προβλέψει τη ζήτηση για έναν αριθμό χρονικών περιόδων διαμορφώνεται ο ορίζοντας σχεδίασης (συνήθως κυμαίνεται από 1 μήνα μέχρι 2 χρόνια). Ενώ η ζήτηση μεταβάλλεται η δυναμικότητα του εργοστασίου (τα μέσα παραγωγής) παραμένει αμετάβλητη. Προσπαθούμε λοιπόν να φτιάξουμε ένα πρόγραμμα παραγωγής το οποίο ικανοποιεί τη ζήτηση με το μικρότερο κόστος. Εφόσον τα μέσα παραγωγής είναι σταθερά οι εναλλακτικές δυνατότητες που έχουμε στη διάθεση μας για να ικανοποιήσουμε τη ζήτηση που μεταβάλλεται είναι π.χ. είτε δημιουργώντας αποθέματα σε περιόδους χαμηλής ζήτησης ή χρησιμοποιώντας υπερωρίες ή (αν η υπάρχει αυτή η δυνατότητα) ικανοποιούνται παραγγελίες με καθυστέρηση κ.λπ.. Τα δεδομένα που απαιτούνται για την κατάρτιση του συγκεντρωτικού προγράμματος είμαι η δυναμικότητα του συστήματος, η προβλεπόμενη ζήτηση στον ορίζοντα 35

36 σχεδιασμού για κάθε περίοδο, τα υπάρχοντα αποθέματα και οι γενικοί στόχοι και κριτήρια που θέτει η διοίκηση (π.χ. αποφυγή μεταβολών εργατικής δύναμης, χρήση υπερωριών, κάλυψη της ζήτησης με καθυστέρηση κ.λπ.). Απαραίτητη είναι και η γνώση στοιχείων που αφορούν το κόστος παραγωγής (κόστος εργασίας για κανονικό χρόνο εργασίας και υπερωρίες), το κόστος αποθεματοποίησης, το κόστος υποαποθέματος, το κόστος μεταβολής του επιπέδου απασχόλησης κ.λπ. ΠΑΡΑΓΩΓΗ Δυναμικότητα Αποθέματα MARKETING Απαιτήσεις πελατών ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ Ταμειακή ροή ΠΡΟΜΗΘΕΙΕΣ Απόδοση προμηθευτών ΑΝΘΡΩΠΙΝΟΙ ΠΟΡΟΙ Διαχ/ση ανθρώπινου δυναμικού ΔΙΟΙΚΗΣΗ Κεφάλαιο κίνησης Συγκεντρωτικός Προγ/σμός Παραγωγής R & D Σχεδιασμός Η σχεδίαση ξεκινάει υποθέτοντας τι θα συμβεί στον ορίζοντα σχεδίασης. Γι αυτό το πρόγραμμα παραγωγής είναι ανάγκη να αναθεωρείται συνεχώς και να προσαρμόζεται σε αποκλίσεις της ζήτησης και απρόβλεπτες δυσκολίες στην παραγωγή. Οι κυριότερες μέθοδοι εκπόνησης ενός συγκεντρωτικού προγράμματος παραγωγής παρουσιάζονται στον επόμενο πίνακα. Τεχνικές Προσεγγίσεις Παρατήρηση Γραφικές μέθοδοι Διόρθωσης και προσπάθειας (trial & error) Εύκολη κατανόηση και χρήση. Πολλές λύσεις, μπορεί να οδηγηθούμε σε μη βέλτιστη λύση. Μαθηματικές μέθοδοι Βελτιστοποίηση Γραμμικός προγραμματισμός. Η αντικειμενική συνάρτηση μπορεί να μην είναι ρεαλιστική. Μέθοδοι αναζήτησης Ευρετική Απλή, εύκολη υλοποίηση. Προσπαθεί να μιμηθεί τον τρόπο σκέψης του manager. Χρήση εμπειρικών κανόνων. 36

37 Πριν προχωρήσουμε να δούμε κάποια στοιχεία των μεθόδων αυτών να τονίσουμε ότι το πρόβλημα που μας απασχολεί εδώ παρουσιάζεται στις επαναληπτικές παραγωγικές διαδικασίες και όχι σ αυτές που παράγουν ένα ή έστω λίγα προϊόντα. Σ αυτές τις περιπτώσεις η σχεδίαση της παραγωγής μπορεί να αντιμετωπιστεί με τεχνικές Δικτυωτής Ανάλυσης. 3.1 Γραφικές μέθοδοι Με τις γραφικές μεθόδους συγκεντρωτικού προγραμματισμού το πρόγραμμα παραγωγής καταρτίζεται με τη βοήθεια πινάκων και διαγραμμάτων, όπου αποτυπώνονται εναλλακτικά σχέδια προγράμματος και επιλέγεται το βέλτιστο. Είναι ιδιαίτερα κουραστική μέθοδος δοκιμής-λάθους και το κυριότερο μειονέκτημά της είναι ότι μπορεί να οδηγηθούμε σε μη βέλτιστη λύση. Στη συνέχεια δίνεται ένα παράδειγμα για να δειχθεί ο τρόπος εφαρμογής της μεθόδου. Έστω ότι τα δεδομένα για μια βιομηχανική επιχείρηση, για χρονικό ορίζοντα 12 μηνών, είναι αυτά που εμφανίζονται στον επόμενο πίνακα. Ο πίνακας δείχνει τον αριθμό των εργάσιμων ημερών για κάθε μήνα, την αντίστοιχη ζήτηση και το απόθεμα ασφαλείας το οποίο ορίζεται στο 50% της ζήτησης. Ο πίνακας περιλαμβάνει επίσης τη συσωρευτική ζήτηση (5 η στήλη) και το σύνολο των απαιτήσεων παραγωγής (6 η στήλη). Μήνας Εργάσιμες μέρες Ζήτηση Άθροισμα ζήτησης Απόθεμα ασφαλείας Άθροισμα απαιτήσεων Επίσης είναι γνωστά στα δεδομένα: Η παραγωγική ικανότητα, δηλαδή η ποσότητα που μπορεί να παράγει η επιχείρηση ημερησίως, είναι 35 κομμάτια. Η παραγωγική ικανότητα μπορεί να αυξηθεί κατά 20% με υπερωριακή απασχόληση (επιπλέον 7 κομμάτια). Κάθε κομμάτι που παράγεται με 37

38 υπερωριακή απασχόληση επιβαρύνει το κόστος παραγωγής με 25 ανά κομμάτι. Υπάρχει αρχικό απόθεμα 230 κομματιών. Το κόστος αποθεματοποίησης είναι 2 ανά κομμάτι και το κόστος υποαποθέματος είναι 10 ανά κομμάτι. Το κόστος μεταβολής του ρυθμού παραγωγής είναι 120 ανά κομμάτι (σε σχέση με το επίπεδο του ρυθμού παραγωγής του προηγούμενου μήνα). Με βάση τα παραπάνω δεδομένα μπορούν να καταρτιστούν διάφορα εναλλακτικά προγράμματα παραγωγής. Σε κάθε πρόγραμμα μπορεί να γίνει διαφορετική χρήση των εναλλακτικών δυνατοτήτων που παρέχονται για κάλυψη της ζήτησης (αποθέματα, κανονική ή υπερωριακή παραγωγή, αλλαγή του ρυθμού παραγωγής κ.λπ.). Πρόγραμμα 1: Σταθερός ρυθμός παραγωγής Το απλούστερο πρόγραμμα που μπορεί να γίνει είναι αυτό που προβλέπει σταθερό ρυθμό παραγωγής τέτοιο ώστε να καλύπτονται οι συνολικές απαιτήσεις (συμπεριλαμβανομένου και του αποθέματος ασφαλείας). Οι συνολικές απαιτήσεις, όπως προκύπτουν από την τελευταία στήλη του προηγούμενου πίνακα, είναι 6050 και το σύνολο των εργάσιμων ημερών είναι 244. Συνεπώς για να καλυφθεί η ζήτηση με σταθερό ρυθμό παραγωγής απαιτείται ημερήσια παραγωγή 6050/244 = 24.8 κομματιών. Στον επόμενο πίνακα παρουσιάζεται το συγκεντρωτικό πρόγραμμα παραγωγής. Μήνας Εργάσιμες μέρες Μηνιαία παραγωγή Διαθέσιμη ποσότητα Άθροισμα απαιτήσεων Διαφορά

39 Η συνολική διαθέσιμη ποσότητα θα έπρεπε να είναι 6280 (= ) και η τελευταία διαφορά 230 (το τελικό απόθεμα). Η διαφορά οφείλεται στη στρογγυλοποίηση του ημερήσιου ρυθμού στα 24.8 κομμάτια. Η μηνιαία παραγωγή προκύπτει πολλαπλασιάζοντας τον ημερήσιο ρυθμό παραγωγής με τις εργάσιμες μέρες του κάθε μήνα. Στην 4 η στήλη δίνεται η διαθέσιμη ποσότητα (αθροιστικά) των κομματιών μέχρι τον αντίστοιχο μήνα, εφόσον εκτελεστεί το πρόγραμμα παραγωγής (αρχικό απόθεμα 230). Η 5 η στήλη είναι το άθροισμα των απαιτήσεων, ενώ η τελευταία στήλη δείχνει τη διαφορά της διαθέσιμης ποσότητας μείον το άθροισμα των απαιτήσεων. Θετική διαφορά σημαίνει ότι η αντίστοιχη ποσότητα μεταφέρεται ως απόθεμα στον επόμενο μήνα, ενώ αρνητική ποσότητα σημαίνει ότι υπάρχει έλλειψη προϊόντων και η ζήτηση δεν καλύπτεται. Αν υποτεθεί ότι δεν επιτρέπεται να καλύπτεται η ζήτηση με καθυστέρηση τότε το παραπάνω πρόγραμμα δεν είναι αποδεκτό. Αν όμως επιτρέπεται κάτι τέτοιο (δίνονται οι παραγγελίες και οι πελάτες είναι διατεθειμένοι να περιμένουν) τότε το πρόγραμμα μπορεί να υλοποιηθεί με κόστος υποαποθέματος 10 ανά κομμάτι. Το συνολικό κόστος αποθεματοποίησης προκύπτει πολλαπλασιάζοντας το άθροισμα των θετικών ποσοτήτων της τελευταίας στήλης με το μηνιαίο κόστος αποθεματοποίησης κ α = 2* = ενώ το κόστος υποαποθεματοποίησης προκύπτει αν πολλαπλασιαστεί το άθροισμα των αρνητικών ποσοτήτων της τελευταίας στήλης με το μοναδιαίο κόστος υποαποθέματος κ υ = 10* = Επομένως το συνολικό κόστος του προγράμματος (εκτός του κόστος παραγωγής) ισούται με Κ 1 = κ α + κ υ = Πρόγραμμα 2: Διορθωμένος σταθερός ρυθμός παραγωγής Το παραπάνω πρόγραμμα προβλέπει ότι ένα μέρος της προβλεπόμενης ζήτησης θα καλύπτεται από το απόθεμα ασφαλείας. Όμως το απόθεμα ασφαλείας προορίζεται για να καλύπτει απρόβλεπτη ζήτηση. Συνεπώς, το παραπάνω πρόγραμμα δεν μπορεί να γίνει αποδεκτό αλλά πρέπει να διορθωθεί έτσι ώστε σε καμία περίοδο να μην προκύπτει αρνητική διαφορά. Για να γίνει αυτό θα πρέπει να διαιρεθούν οι αρνητικές διαφορές με το άθροισμα των εργάσιμων ημερών. Το μεγαλύτερο πηλίκο (απόλυτη τιμή) δίνει το αριθμό των κομματιών κατά τον οποίο πρέπει να αυξηθεί η σταθερή ημερήσια παραγωγή ώστε να μην προκύπτουν αρνητικές διαφορές. 39

40 Μήνας Εργάσιμες μέρες Άθροισμα εργάσιμων ημερών Αρνητικές διαφορές Πηλίκο Στο παράδειγμα το μεγαλύτερο πηλίκο είναι το Επομένως η ημερήσια παραγωγή θα πρέπει να αυξηθεί σε = κομμάτια. Ο ρυθμός αυτός είναι εφικτός αφού είναι μικρότερος από την παραγωγική ικανότητα του εργοστασίου που είναι 35 κομμάτια. Το διορθωμένο πρόγραμμα φαίνεται στον επόμενο πίνακα. Μήνας Εργάσιμες μέρες Μηνιαία παραγωγή Διαθέσιμη ποσότητα Άθροισμα απαιτήσεων Διαφορά Στο πρόγραμμα αυτό δεν υπάρχουν πλέον αρνητικές διαφορές (το -0.2 του 6 ου μήνα είναι αμελητέο και οφείλεται στις στρογγυλοποιήσεις των αριθμών). Στο τέλος του 12-μηνου υπάρχει απόθεμα 2605 κομματιών τα οποία μεταφέρονται στην επόμενη περίοδο. Το απόθεμα αυτό είναι σημαντικά μεγαλύτερο από τα 231 κομμάτια του 1 ου προγράμματος. Το συνολικό κόστος αυτού του προγράμματος (εκτός του κόστος παραγωγής) ισούται με το κόστος αποθεματοποίησης Κ 2 = κ α = 2* = Δεν υπάρχει υποαπόθεμα με αποτέλεσμα το κόστος του δεύτερου προγράμματος να είναι σημαντικά μικρότερο από αυτό του πρώτου. 40

41 Εκτός από τα παραπάνω προγράμματα θα μπορούσαν να καταρτιστούν κι άλλα εναλλακτικά προγράμματα. Για παράδειγμα να χρησιμοποιηθούν υπερωρίες τους μήνες που δεν καλύπτεται η ζήτηση, αν και οι υπερωρίες δεν επαρκούν για να καλυφθούν οι ανάγκες μπορούν να χρησιμοποιηθούν υπερωρίες και τους προηγούμενους μήνες και να αποθηκευτεί το περίσσευμα ή να μεταβληθεί ο ρυθμός παραγωγής κ.λπ.. Σε κάθε περίπτωση δοκιμάζοντας διάφορα «σενάρια» μπορεί να προκύψουν καλύτερα προγράμματα. Αυτή εξάλλου είναι η πρακτική που ακολουθείται στις γραφικές μεθόδους. Διάφορα συστήματα υποστήριξης αποφάσεων που έχουν αναπτυχθεί και χρησιμοποιούνται γι αυτό το σκοπό, παρέχουν τη δυνατότητα παραγωγής διαφόρων προγραμμάτων με τη βοήθεια Η/Υ και με βάση εναλλακτικές υποθέσεις (π.χ. αποθέματα, μεταβολή ρυθμού) και την αποτίμησή τους με κριτήριο το κόστος που συνεπάγονται. 3.2 Μαθηματικές μέθοδοι Το πρόβλημα του συγκεντρωτικού προγραμματισμού παραγωγής εκτός από τη γραφική προσέγγιση («δοκιμής λάθους») μπορεί να αντιμετωπιστεί και με μαθηματικό τρόπο ακολουθώντας μεθόδους βελτιστοποίησης. Οι μέθοδοι αυτές έχουν το μεγάλο πλεονέκτημα να μας δίνουν τη βέλτιστη λύση αλλά πολλές φορές η ρεαλιστική μοντελοποίηση του προβλήματος είναι ιδιαίτερα δύσκολη Γραμμικές σχέσεις κόστους Υπάρχουν περιπτώσεις που το κόστος μεταβάλλεται γραμμικά. Δηλαδή, για κάθε εναλλακτική δυνατότητα το κόστος είναι ανάλογο των μονάδων ζήτησης που ικανοποιούνται. Σ αυτές τις περιπτώσεις χρησιμοποιούμε Γραμμικό Προγραμματισμό και συγκεκριμένα το πρότυπο της μεταφοράς. Στη συνέχεια, θεωρούμε ότι μπορούμε να μεταφέρουμε απόθεμα από μια περίοδο σε άλλη και το εργοστάσιο μπορεί να λειτουργήσει κανονικά ή υπερωριακά για να αντιμετωπιστούν οι μεταβολές της ζήτησης. Θέλουμε να καθορίσουμε το ύψος παραγωγής σε κανονική και υπερωριακή απασχόληση και το ύψος των αποθεμάτων που συμφέρει να μεταφέρουμε. Μαθηματική μοντελοποίηση Για να διατυπώσουμε μαθηματικά το παραπάνω πρόβλημα ορίζουμε: z t = ζήτηση τη περίοδο t (t=1, 2,, Τ) 41

42 α t = απόθεμα στο τέλος της περιόδου t π t = μέγιστη ικανότητα παραγωγής σε κανονική απασχόληση στην περίοδο t υ t = μέγιστη ικανότητα παραγωγής σε υπερωριακή απασχόληση στην περίοδο t x πt = η παραγωγή σε κανονική απασχόληση στην περίοδο t x υt = η παραγωγή σε υπερωριακή απασχόληση στην περίοδο t k π = κόστος της μονάδας παραγωγής σε κανονική απασχόληση k υ = κόστος της μονάδας παραγωγής σε υπερωριακή απασχόληση k α = κόστος μονάδας αποθέματος για κάθε χρονική περίοδο Τ = πλήθος χρονικών περιόδων στον ορίζοντα σχεδίασης Το συνολικό κόστος στη διάρκεια του χρονικού ορίζοντα που θέλουμε να ελαχιστοποιήσουμε δίνεται από τη σχέση: K T k T t 1 x t k T t 1 x t k T a t 1 Οι τιμές x πt, x υt και α t πρέπει να ικανοποιούν τους περιορισμούς: x x t t x x t t 0 t t 0 0 t t t 1 x t x t z t Η παραγωγή τόσο σε κανονική όσο και σε υπερωριακή μορφή περιορίζεται από την ικανότητα παραγωγής της παραγωγικής μονάδας και πρέπει να είναι μεγαλύτερη ή ίση με 0 (αρνητικός αριθμός παραγωγής δεν έχει νόημα). Το απόθεμα τη χρονική περίοδο t θα ισούται με το απόθεμα που είχαμε στο τέλος της προηγούμενης περιόδου συν αυτό που παράγεται στη περίοδο t (κανονικά και υπερωριακά) μείον τη ζήτηση (δηλ. αυτό που πουλήθηκε). Θέτοντας το απόθεμα μεγαλύτερο ή ίσο του μηδενός ουσιαστικά θέτουμε τον περιορισμό ότι πρέπει να ικανοποιείται η ζήτηση. Το παραπάνω μοντέλο είναι γραμμικό αφού και η συνάρτηση κόστους (αντικειμενική συνάρτηση) και οι περιορισμοί είναι γραμμικοί. Για να λυθεί το παραπάνω πρόβλημα θα πρέπει οι ικανότητες παραγωγής να είναι ίσες με τη συνολική ζήτηση. Αν αυτό δεν συμβαίνει προσθέτουμε μια εικονική ικανότητα παραγωγής ή ζήτησης έτσι ώστε να γίνουν ίσες. Το κόστος για την πρόσθετη πηγή παραγωγής ή ζήτησης είναι μηδέν. t 42

43 Παραλλαγές στη διαμόρφωση του προβλήματος Αν η σχεδίαση της παραγωγής είναι μια συνεχής διαδικασία τότε μπορεί να έχουμε αρχικό απόθεμα το οποίο συμβολίζουμε α 0 ή να απαιτείται τελικό απόθεμα διάφορο του μηδενός που το συμβολίζουμε α Τ. Επίσης, υπάρχει περίπτωση να επιτρέπεται η ικανοποίηση της ζήτησης με καθυστέρηση (π.χ. για μία χρονική περίοδο). Τότε δημιουργείται ένα πρόσθετο κόστος k k (π.χ. λόγω δυσαρέσκειας των πελατών). Παράδειγμα 1: Στον παρακάτω πίνακα δίνεται η αναμενόμενη ζήτηση ενός προϊόντος, η ικανότητα παραγωγής του εργοστασίου σε κανονική και υπερωριακή απασχόληση καθώς και το κόστος παραγωγής σε κανονική και υπερωριακή απασχόληση για τα τέσσερα επόμενα τρίμηνα. Το κόστος αποθήκευσης είναι 1 χρηματική μονάδα ανά μονάδα προϊόντος και τρίμηνο και αρχικό απόθεμα δεν υπάρχει. Περίοδος π t υ t z t κ π κ υ Να καθοριστεί τι πρέπει να παράγεται σε κανονική και υπερωριακή απασχόληση σε κάθε τρίμηνο και τι να διατηρείται σαν απόθεμα έτσι ώστε να ικανοποιείται η ζήτηση με το ελάχιστο κόστος. Το πρόβλημα μοντελοποιείται ως εξής: Κ Τ =5*x π1 +6*x π2 +5*x π3 +6*x π4 +7*x υ1 +8*x υ2 +8*x υ3 +8*x υ4 +α 1 +α 2 +α 3 +α 4 x π1 <=100 x π2 <=80 x π3 <=100 x π4 <=100 x υ1 <=30 x υ2 <=20 x υ3 <=20 x υ4 <=30 x π1 >=0 x π2 >=0 x π3 >=0 x π4 >=0 x υ1 >=0 x υ2 >=0 x υ3 >=0 x υ4 >=0 α 1 =x π1 +x υ1-80 α 2 =α 1 +x π2 +x υ2-80 α 3 =α 2 +x π3 +x υ3-110 α 4 =α 3 +x π4 +x υ

44 Η επίλυση του παραπάνω προβλήματος γίνεται με τεχνικές γραμμικού προγραμματισμού και συγκεκριμένα μπορεί να λυθεί με τη μέθοδο Simplex. Υπάρχουν διαθέσιμα λογισμικά τα οποία παρέχουν τη ζητούμενη λύση, δηλαδή το βέλτιστο συγκεντρωτικό πρόγραμμα παραγωγής, καθώς και τη δυνατότητα να γίνει ανάλυση ευαισθησίας, δηλαδή διερεύνηση των συνεπειών στο πρόγραμμα για αντίστοιχες μεταβολές των τιμών των παραμέτρων του προβλήματος. Στόχος του μαθήματος όμως δεν είναι η ανάπτυξη αυτών των εργαλείων τα οποία εξάλλου γνωρίζουν ήδη οι φοιτητές (έχουν διδαχθεί σε άλλα μαθήματα) Εναλλακτικές δυνατότητες με μη γραμμικές σχέσεις κόστους Στο προηγούμενο παράδειγμα υποθέσαμε ότι οι συναρτήσεις κόστους ήταν γραμμικές. Έστω τώρα ότι το κόστος παραγωγής και αποθήκευσης k t (x t,α t ) δεν είναι γραμμικό. (Αν το κόστος παραγωγής ή αποθήκευσης μιας μονάδας είναι μικρότερο από της προηγούμενης τότε δεν είναι γραμμικό.) Έστω ότι θέλουμε και πάλι ένα πρόγραμμα παραγωγής για Τ περιόδους για τις οποίες η ζήτηση είναι γνωστή από προβλέψεις. Η ζήτηση πρέπει να ικανοποιείται την τρέχουσα περίοδο (όχι με καθυστέρηση) με το μικρότερο δυνατό κόστος. Σε τέτοιου είδους προβλήματα όπου η συνάρτηση δεν είναι γραμμική χρησιμοποιούμε τεχνικές Δυναμικού Προγραμματισμού. Εδώ όμως θα δούμε πως μπορούμε να μοντελοποιήσουμε κατάλληλα αυτά τα προβλήματα και να τα λύσουμε και πάλι χρησιμοποιώντας τεχνικές γραμμικού προγραμματισμού. Παράδειγμα 2: Η ζήτηση ενός προϊόντος είναι σταθερή 3 μονάδες και το κόστος παραγωγής και αποθήκευσης δίνεται από τη σχέση: k t (x t,α t )=13+2x t +α t για x t >0 και α t 0 t=1,2, και k t (0,α t )=α t. Η ικανότητα παραγωγής για κάθε χρονική περίοδο είναι 5 μονάδες προϊόντος ενώ η αποθήκη χωράει 4 μονάδες προϊόντος. Να βρεθεί το βέλτιστο σχέδιο παραγωγής και αποθήκευσης για τις επόμενες 6 περιόδους. Στο τέλος του ορίζοντα σχεδίασης δεν θέλουμε να υπάρχει τίποτα στην αποθήκη. Όπως βλέπουμε από την k t (x t,α t ) το κόστος αποθήκευσης είναι γραμμικό αλλά το κόστος παραγωγής είναι 13+2x t αν παράγουμε έστω και μια μονάδα προϊόντος ενώ είναι 0 αν δεν παράγουμε τίποτα. Επομένως, το κόστος παραγωγής είναι 13 2x f ( xt ) 0 t x x t t

45 1 xt 0 Συνεπώς αν ορίσουμε y t τότε η συνάρτηση κόστους γράφεται 0 xt 0 f(x t )=13y t +2x t. Επομένως, μπορούμε να εισάγουμε στο μοντέλο τις μεταβλητές y t για να γράψουμε με ενιαίο τρόπο τη συνάρτηση κόστους παραγωγής. Για να εξασφαλίσουμε όμως ότι η y t θα παίρνει τη σωστή τιμή χρειαζόμαστε κάποιον περιορισμό. Αν θεωρήσουμε Μ ένα μεγάλο θετικό αριθμό τότε ο περιορισμός x t M y t εξασφαλίζει ότι το y t θα γίνει 1 αν το x t είναι μεγαλύτερο του 0. Δηλαδή, για να ισχύει ο περιορισμός όταν το x t είναι μεγαλύτερο του 0 θα πρέπει το y t θα γίνει 1 αλλιώς θα γίνεται 0. Το Μ είναι ένα μεγάλος θετικός αριθμός για να μην περιορίζει την τιμή του x t. Το μοντέλο λοιπόν γίνεται: K με περιορισμούς: x x a x a a a t t t t t t 6 T a 0 6 t 1 My t 1 M 1000 t 13y t 0 x t 2x 3 t a t t 1,...,6 t 1,...,6 t 1,...,6 t 1,...,6 t 1,...,6 t 1,..., Μέγεθος παραγωγής και αποθεμάτων με πρόσθετο κόστος από τη μεταβολή του ρυθμού παραγωγής Θεωρούμε το προηγούμενο πρόβλημα με μόνη διαφορά στη μορφή της συνάρτησης k t (x t,α t ). Συγκεκριμένα, πέρα από το κόστος αποθήκευσης και το κόστος παραγωγής υπάρχει και κόστος μεταβολής του ρυθμού παραγωγής. Δηλαδή η παραγωγική διαδικασία παράγει με κάποιο ρυθμό x. Κάθε αύξηση ή μείωση της παραγωγής σημαίνει ένα πρόσθετο κόστος: k t (x t,α t )=k 1 x t +k 2 α t + x t -x k i όπου k i k k x x x t t t x x x k 1 = κόστος μονάδας παραγωγής k 2 = κόστος αποθήκευσης της μονάδας σε μια περίοδο 45

46 k 3 = κόστος αύξησης της παραγωγής κατά μια μονάδα πάνω από το κανονικό ύψος k 4 = κόστος μείωσης της παραγωγής κατά μια μονάδα κάνω από το κανονικό ύψος Παράδειγμα 3: Η ζήτηση ενός προϊόντος για τους επόμενους 4 μήνες είναι 10, 8, 14 και 20 μονάδες. Το κανονικό ύψος παραγωγής είναι x=12 μονάδες και τα κόστη k 1 = 10, k 2 = 6, k 3 = 4 και k 4 =3 χρηματικές μονάδες /μονάδα προϊόντος /περίοδο. Να βρεθεί το ύψος παραγωγής και αποθέματος που ικανοποιεί τη ζήτηση με το ελάχιστο κόστος. Όπως και στο προηγούμενο παράδειγμα θα πρέπει να βρεθεί ένας τρόπος για να γραφεί η συνάρτηση του κόστους. Αυτό επιτυγχάνεται με την προσθήκη 2 μεταβλητών y 1t, και y 2t : y 1 t 1 0 x t x ώ 1 xt x y2 t καθώς και 0 ώ τους αντίστοιχους περιορισμούς που εξασφαλίζουν ότι θα πάρουν τις σωστές τιμές σε κάθε περίπτωση: x t -x M y 1t, x-x t M y 2t, y y 1. Το μαθηματικό μοντέλο του προβλήματος είναι: 1t 2t K με περιορισμούς: 0 4 T 1t y 0 0 a t 1 2t t 1 M x xt x My x x My y x a a a a t t t t 1 t 1t 2t x t 6a 0 0 z t t x t x (4y1 t 3y2t ) t 1,...,4 t 1,...,4 t 1,...,4 t 1,...,4 t 1,..., Μέγεθος παραγωγής και αποθεμάτων με δυνατότητα ικανοποίησης της ζήτησης με καθυστέρηση Αν υποθέσουμε τώρα ότι επιτρέπεται να ικανοποιούμε τη ζήτηση με καθυστέρηση έχοντας βεβαίως κάποιο επιπλέον κόστος γι αυτό τι θα άλλαζε στο αρχικό μοντέλο παραγωγής και αποθήκευσης; Μπορούμε πολύ εύκολα να μοντελοποιήσουμε την ικανοποίηση της ζήτησης με καθυστέρηση επιτρέποντας στο απόθεμα να πάρει 46

47 αρνητικές τιμές. Δηλαδή ένα αρνητικό απόθεμα σημαίνει ότι δεν έχει ικανοποιηθεί η ζήτηση και «χρωστάμε» κάποιες μονάδες προϊόντος. Παράδειγμα 4: Η ζήτηση ενός προϊόντος στη διάρκεια των μηνών Σεπτεμβρίου, Οκτωβρίου, Νοεμβρίου και Δεκεμβρίου προβλέπεται να είναι 120, 70, 130 και 50 μονάδες αντίστοιχα. Η ικανότητα παραγωγή του εργοστασίου είναι 100 μονάδες. Το κόστος παραγωγής είναι 20 χρηματικές μονάδες/ μονάδα προϊόντος, αλλά αναμένεται ότι από τον Νοέμβριο θα αυξηθεί στις 24. Το κόστος διατηρήσεως του αποθέματος είναι 3 χρηματικές μονάδες/ μονάδα και μήνα. Αν η ζήτηση δεν μπορεί να ικανοποιηθεί το μήνα που εκδηλώνεται, οι πελάτες περιμένουν, αλλά το εργοστάσιο επιβαρύνεται με 2 χρηματικές μονάδες/ μονάδα και μήνα καθυστέρησης. Να βρεθεί το πρόγραμμα παραγωγής που ελαχιστοποιεί το συνολικό κόστος ικανοποιήσεως της ζήτησης. Όπως αναφέραμε ήδη για να επιτρέψουμε ικανοποίηση της ζήτησης με καθυστέρηση, επιτρέπουμε στο απόθεμα να πάρει και αρνητικές τιμές. Άρα δεν χρησιμοποιούμε τον περιορισμό α t 0. Στη συνάρτηση του κόστους πρέπει να λάβουμε υπόψη μας ότι αν το απόθεμα είναι θετικό το κόστος αποθήκευσης θα είναι 3 χρηματικές μονάδες για κάθε μονάδα που αποθηκεύουμε ενώ αν είναι αρνητικό τότε έχουμε κόστος 2 χρηματικές μονάδες για κάθε μονάδα προϊόντος που μας «λείπει». Ο διαχωρισμός αυτός μοντελοποιείται και πάλι με τη χρήση 2 μεταβλητών y 1t και y 2t : y 1 t 1 0 a t 0 ώ 1 at 0 y2 t και τους κατάλληλους περιορισμούς: 0 ώ α t M y 1t, -α t M y 2t, και y y 1. Το μαθηματικό μοντέλο του προβλήματος 1t 2t είναι: K T 4 t 1 c x με περιορισμούς: t t a t (3y1 2y2 ) a t My 1t 0 a My 0 y x x a 1t t t t t y a 2 t t 1 2 t t 1 a 0 0 a 4 0 M 1000 x t z t t t t t t 1,..., 4 t 1,..., 4 1,..., 4 1,..., 4 1,..., 4 47

48 3.3 Μέθοδοι αναζήτησης Επιπλέον μια προσέγγιση που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκπόνηση ενός ικανοποιητικού (αλλά όχι πάντα βέλτιστου) προγράμματος παραγωγής είναι κάποια μέθοδος αναζήτησης με τη βοήθεια ηλεκτρονικού υπολογιστή. Χαρακτηριστικό αυτών των μεθόδων είναι ο ευρετικός κανόνας αναζήτησης, δηλαδή η τεχνική μετάβασης από μια τιμή στην επόμενη μιας συνάρτησης κόστους ή οφέλους. Η αναζήτηση γίνεται με τη χρήση κατάλληλου λογισμικού για τη δοκιμή διαδοχικών τιμών στην ποσότητα παραγωγής και στο μέγεθος της εργατικής δύναμης σε κάθε περίοδο. Η αναζήτηση επαναλαμβάνεται μέχρι να βρεθεί μια τιμή της συνάρτησης που δεν μπορεί να βελτιωθεί περισσότερο ή να εξαντληθεί ο χρόνος αναζήτησης που έχει καθοριστεί. Έχουν αναπτυχθεί διάφορες τέτοιες μέθοδοι, στις οποίες διαφέρει ο κανόνας αναζήτησης. Οι μέθοδοι αυτές αν και δεν παράγουν πάντα το καλύτερο πρόγραμμα, είναι χρήσιμες γιατί είναι αρκετά ευέλικτες, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για σύνθετες συναρτήσεις κόστους ή οφέλους, επιτρέπουν την ανάλυση ευαισθησίας των παραμέτρων, ενώ παρέχουν για κάθε υποψήφιο πρόγραμμα πληροφορίες σχετικά με τις επιπτώσεις του στο κόστος (ή στο όφελος). 48

49 4. Προγραμματισμός Απαιτήσεων Υλικών (MRP) Όπως έχει ήδη αναφερθεί μετά τη μηχανογράφηση του λογιστηρίου ένα από τα πρώτα προβλήματα που έπρεπε να αντιμετωπιστεί ήταν ο έλεγχος αποθεμάτων, ο οποίος όμως σύντομα έδωσε την θέση του στο συνολικό σχεδιασμό και στον έλεγχο της παραγωγής με τη βοήθεια υπολογιστών. Τα συστήματα προγραμματισμού απαιτήσεων υλικών (MRP - Material Requirements Planning) αποτελούν μια ξεχωριστή κατηγορία συστημάτων διαχείρισης αποθεμάτων. Αφορούν τη διαχείριση υλικών που αποτελούν εξαρτήματα και γενικά, πρώτη ύλη για την παραγωγή των τελικών προϊόντων ενός παραγωγικού συστήματος. Μ άλλα λόγια αφορούν τη ζήτηση υλικών ή ανταλλακτικών τα οποία ζητούνται εντός της επιχείρησης για να παραχθεί το τελικό προϊόν. Αυτή είναι η λεγόμενη εξαρτώμενη ζήτηση. Δηλαδή, η ζήτηση για ένα είδος εξαρτάται από τη ζήτηση κάποιων άλλων ειδών. Το συγκεντρωτικό πρόγραμμα παραγωγής, που ασχοληθήκαμε στο προηγούμενο κεφάλαιο, καθορίζει πόσα και ποια προϊόντα θα πρέπει να παραχθούν στις επόμενες χρονικές περιόδους λαμβάνοντας υπόψη τις ήδη υπάρχουσες παραγγελίες και προβλέποντας την ανεξάρτητη ζήτηση με βάση τις παρατηρήσεις της αγοράς καθώς και ιστορικά δεδομένα. Ανεξάρτητη ζήτηση λέγεται η ζήτηση ενός είδους όταν δεν εξαρτάται από τη ζήτηση οποιουδήποτε άλλου είδους αλλά εξαρτάται μόνο από τη δυναμική της αγοράς. Δηλαδή, αφορά την ανεξάρτητη ζήτηση έτοιμων προϊόντων τα οποία ζητούνται από εξωτερικούς πελάτες. Παραγγελίες από πελάτες Συγκεντρωτικός Προγ/σμός Παραγωγής Προβλέψεις ζήτησης Αλλαγές στα μηχανολογικά σχέδια Master Production Schedule (MPS) Συναλλαγές αποθεμάτων Αρχείο Πίνακα Υλικών (ΒΟΜ) MRP computer program Αρχείο Εγγραφής Αποθεμάτων Βασικές αναφορές Προγραμματισμένες παραγγελίες για τον έλεγχο των αποθεμάτων και της παραγωγής Δευτερεύουσες αναφορές Περιοδικές Ημερήσιες Προγ/σμού παραγγελιών Απόδοσης ελέγχου Συμβουλευτικές, κ.α. 49

50 Ένα σύστημα MRP λοιπόν, είναι ένα Πληροφοριακό Σύστημα Παραγωγής το οποίο καθορίζει τις ποσότητες και τους χρόνους παραγωγής για εξαρτώμενη ζήτηση προϊόντων. Δημιουργεί προγράμματα παραγωγής καθορίζοντας τα ακριβή εξαρτήματα και υλικά που απαιτούνται για την παραγωγή ενός προϊόντος, τις ακριβείς μονάδες από κάθε συστατικό προϊόν και τις ημερομηνίες παραγγελίας αυτών των υλικών με βάση τους χρόνους υστέρησης (lead times). Απαραίτητη προϋπόθεση για την αποτελεσματική χρήση αποθεμάτων εξαρτώμενης ζήτησης είναι να είναι γνωστά τα εξής: 1. Το κύριο πρόγραμμα παραγωγής (MPS) 2. Το πλήρες περιεχόμενο του πίνακα των υλικών (BOM - Bill of material) 3. Η διαθεσιμότητα των αποθεμάτων 4. Οι εκκρεμείς (μη ολοκληρωμένες) παραγγελίες, και 5. Οι χρόνοι ολοκλήρωσης των παραγγελιών (χρόνοι υστέρησης - lead times) Ειδικότερα, οι συνολικές ποσότητες από κάθε υλικό που θα απαιτηθούν στην παραγωγή, καθώς και ο χρόνος που θα πρέπει να είναι διαθέσιμες, θα προκύψουν από το κύριο πρόγραμμα παραγωγής, αφού συσχετιστεί με τα αρχεία των αποθεμάτων υλικών και τις παραγγελίες που εκκρεμούν. Από τις προδιαγραφές των τελικών προϊόντων θα προκύψει το είδος των πρώτων υλών, υλικών και εξαρτημάτων που απαιτούνται για την παραγωγή των προϊόντων, καθώς και οι αντίστοιχες ποσότητες ανά μονάδα προϊόντος. Το είδος των υλικών και οι ποσότητες ανά μονάδα προϊόντος εμφανίζονται στον κατάλογο υλικών (ΒΟΜ), που περιγράφει τη δομή του τελικού προϊόντος αναλύοντας το στα συστατικά του. Ο κατάλογος υλικών (BOM) είναι μια λίστα των συστατικών και των ποσοτήτων που απαιτούνται για την παραγωγή ενός προϊόντος. Καθορίζει τη (δενδρική) δομή του προϊόντος και δείχνει τα επίπεδα κωδικοποίησης (το υψηλότερο επίπεδο κωδικοποιείται ως επίπεδο 0, το αμέσως πιο κάτω επίπεδο ως 1, κ.λπ.). Στο παρακάτω σχήμα εμφανίζεται η δεντρική δομή ενός ποδηλάτου. Από το σχήμα προκύπτει εύκολα ο κατάλογος των υλικών και η σχέση εξάρτησης μεταξύ των διαφόρων μερών και υλικών που συνθέτουν το τελικό προϊόν. Το τελικό προϊόν εμφανίζεται στο πρώτο επίπεδο ενώ σε παρένθεση αναγράφεται η ποσότητα του κάθε εξαρτήματος που απαιτείται. Με βάση τον κατάλογο των υλικών και το κύριο πρόγραμμα παραγωγής είναι εύκολος ο υπολογισμός της συνολικής ποσότητας καθενός από τα απαιτούμενα υλικά. 50

51 Το επόμενο σχήμα παρουσιάζει ένα δεύτερο παράδειγμα δομή κατασκευής ενός προϊόντος Α (ηχείο) Οι φάσεις ανάπτυξης προϊόντος Α με τους χρόνους υστέρησης παρουσιάζονται διαγραμματικά στο επόμενο σχήμα. 51

52 Το MRP παράγει για κάθε απαιτούμενο υλικό την ημερομηνία έκδοσης της παραγγελίας του και την αντίστοιχη ποσότητα που χρειάζεται στην παραγωγή με βάση τη χρονική υστέρηση, δηλαδή το χρόνο που αναμένεται να μεσολαβήσει μεταξύ της στιγμής έκδοσης της παραγγελίας (ή της έκδοσης εντολής παραγωγής του) και της παράδοσης της ποσότητας που θα παραγγελθεί. Για το MRP έχουν αναπτυχθεί λογισμικά που επιτρέπουν την τροφοδότηση του προγράμματος με νέα στοιχεία και τον ανα-προγραμματισμό, όταν μεταβληθεί το πρόγραμμα παραγωγής του τελικού προϊόντος ή προκύψει κάτι απρόβλεπτο. Η χρήση Η/Υ είναι ανάγκαία σε συστήματα που παράγουν σύνθετα προϊόντα. 52

53 Στη συνέχεια παρουσιάζεται η λογική υπολογισμού ενός MRP μέσω κάποιων παραδειγμάτων. Παράδειγμα 1 ο : Έστω ότι δίνεται η παρακάτω δενδρική δομή για το προϊόν «Α», οι χρόνοι υστέρησης (lead times) και η ζήτηση του προϊόντος. Να δοθεί ένα MRP σχέδιο που να καθορίζει τις αναγκαίες μονάδες για κάθε συστατικό υλικό και πότε αυτές απαιτούνται. A B (4) C (2) D (2) E (1) D (3) F (2) Lead Times (μέρες) A 1 B 2 C 1 D 3 E 4 F 1 Συνολική ζήτηση Ημέρα 10 η 50 Α Ημέρα 8η 20 Β (ρεζέρβα) 1) Προγραμματίζουμε από το τέλος προς την αρχή τις αναγκαίες μονάδες του «Α». Έτσι, σύμφωνα με την εκφώνηση, πρέπει να τοποθετηθεί παραγγελία ύψους 50 μονάδων του «Α» την 9η μέρα ώστε να παραληφθεί την 10η μέρα. Α μέρα Απαίτηση 50 Τοποθέτηση 50 παραγγελίας 2) Συνεχίζοντας προς τα πίσω ψάχνουμε να βρούμε πόσα «Β» χρειάζονται συνολικά (για κάθε «Α» απαιτούνται 4 «Β»). Άρα για 50 «Α» θέλουμε 4x50 = 200 «Β». Ο χρόνος υστέρησης είναι 2 μέρες και επομένως η παραγγελία τοποθετείται την 7 η μέρα. Επίσης της 8 η μέρα απαιτούνται 20 «Β» ως ρεζέρβα τα οποία πρέπει να παραγγελθούν την 6 η μέρα. 53

54 A B (4) C (2) D (2) E (1) D (3) F (2) μέρα Α Απαίτηση 50 Τοπ. παραγγ. 50 Β Απαίτηση Τοπ. παραγγ ) Για το συστατικό «C»: απαιτούνται 2 «C» για κάθε «Α», άρα συνολικά απαιτούνται 50x2 = 100 «C» την 9 η μέρα. Ο χρόνος υστέρησης είναι 1 μέρα και συνεπώς η παραγγελία πρέπει να τοποθετηθεί την 8 η μέρα. A B (4) C (2) D (2) E (1) D (3) F (2) μέρα Α Απαίτηση 50 Τοπ. παραγγ. 50 Β Απαίτηση Τοπ. παραγγ C Απαίτηση 100 Τοπ. παραγγ ) Συνεχίζοντας με τον ίδιο τρόπο για το υπό-συστατικό «D»: χρειάζονται 2 «D» για κάθε «Β» άρα απαιτούνται 400 «D» την 7 η μέρα και 40 την 6 η. Επίσης για κάθε «C» χρειάζονται 3 «D» και συνεπώς απαιτούνται 300 «D» την 8 η μέρα. Ο χρόνος υστέρησης είναι 3 μέρες. 54

55 μέρα Α Απαίτηση 50 Τοπ. παραγγ. 50 Β Απαίτηση Τοπ. παραγγ C Απαίτηση 100 Τοπ. παραγγ. 100 D Απαίτηση Τοπ. παραγγ ) για το υπό-συστατικό «Ε»: χρειάζεται 1 «Ε» για κάθε «Β», άρα απαιτούνται 200 «Ε» την 7 η μέρα και 20 την 6 η. Ο χρόνος υστέρησης είναι 4 μέρες. μέρα Α Απαίτηση 50 Τοπ. παραγγ. 50 Β Απαίτηση Τοπ. παραγγ C Απαίτηση 100 Τοπ. παραγγ. 100 D Απαίτηση Τοπ. παραγγ Ε Απαίτηση Τοπ. παραγγ ) τέλος για το υπό-συστατικό «F»: χρειάζονται 2 «F» για κάθε «C», άρα απαιτούνται 200 «F» την 8 η μέρα. Ο χρόνος υστέρησης είναι 1 μέρα. Το τελικό MRP σχέδιο είναι: Α Β C D Ε F μέρα Απαίτηση 50 Τοπ. παραγγ. 50 Απαίτηση Τοπ. παραγγ Απαίτηση 100 Τοπ. παραγγ. 100 Απαίτηση Τοπ. παραγγ Απαίτηση Τοπ. παραγγ Απαίτηση 200 Τοπ. παραγγ. 200 Παράδειγμα 2 ο : Εταιρεία απαιτεί την παραγωγή 95 μονάδων του προϊόντος «Χ» τη 10 η εβδομάδα. Στο σχήμα φαίνεται η δομή συναρμολόγησης του προϊόντος, ενώ ο πίνακας περιλαμβάνει τα αποθέματα και τους σχετικούς χρόνους υστέρησης. Να 55

56 δοθεί ένα MRP σχέδιο που να καθορίζει τις αναγκαίες μονάδες για κάθε συστατικό υλικό και πότε αυτές απαιτούνται. X A (2) B (1) Είδος Απόθεμα Lead Times (εβδομ.) X 50 2 A 75 3 B 25 1 C 10 2 D 20 2 C (3) C (2) D (5) Για να κατασκευαστεί το MRP σχέδιο θα πρέπει να υπολογιστούν τα εξής: Αναγκαίες ποσότητες για κάθε συστατικό Υπολογισμός συνολικών απαιτήσεων σε υλικά Υπολογισμός καθαρών απαιτήσεων σε υλικά Κτίσιμο του σχεδίου χρονικών φάσεων ανάπτυξης του τελικού προϊόντος 1) Προγραμματίζοντας από το τέλος προς την αρχή οι συνολικές απαιτήσεις του «Χ» είναι 95 μονάδες τη 10 η εβδομάδα. Υπάρχει ένα διαθέσιμο απόθεμα 50 μονάδων και συνεπώς πρέπει να παραχθούν οι υπόλοιπες 45 μονάδες (καθαρές απαιτήσεις). Λόγω του χρόνου υστέρησης (2 εβδομάδες) η παραγωγή προγραμματίζεται για την 8 η εβδομάδα. Εβδομάδες Χ Συνολικές απαιτήσεις 95 LT=2 Αρχικό Προγ/σμένες παραλαβές Διαθέσιμο απόθεμα απόθεμα = Καθαρές απαιτήσεις Προγ/σμένη παραλαβή 45 Προγ/μμα παραργωγής 45 2) Για την παραγωγή μιας μονάδας «Χ» απαιτούνται 2 μονάδες του συστατικού «Α» (συνολικές απαιτήσεις 90 μονάδες) την 8 η εβδομάδα. Το απόθεμα είναι 75 και υπολείπονται 15 μονάδες (καθαρές απαιτήσεις). Επειδή ο χρόνος υστέρησης είναι 3 εβδομάδες η παραγωγή τους προγραμματίζεται την 5 η εβδομάδα. Χ LT=2 Αρχικό απόθεμα = 50 Εβδομάδες Συνολικές απαιτήσεις 95 Προγ/σμένες παραλαβές Διαθέσιμο απόθεμα Καθαρές απαιτήσεις 45 Προγ/σμένη παραλαβή 45 Προγ/μμα παραργωγής 45 56

57 Α LT=3 Αρχικό απόθεμα = 75 Συνολικές απαιτήσεις 90 Προγ/σμένες παραλαβές Διαθέσιμο απόθεμα Καθαρές απαιτήσεις 15 Προγ/σμένη παραλαβή 15 Προγ/μμα παραργωγής 15 3) Συνεχίζοντας τον προγραμματισμό με τον ίδιο τρόπο, οι απαιτήσεις για το «Β» είναι: Χ LT=2 Αρχικό απόθεμα = 50 Α LT=3 Αρχικό απόθεμα = 75 Β LT=1 Αρχικό απόθεμα = 25 Εβδομάδες Συνολικές απαιτήσεις 95 Προγ/σμένες παραλαβές Διαθέσιμο απόθεμα Καθαρές απαιτήσεις 45 Προγ/σμένη παραλαβή 45 Προγ/μμα παραργωγής 45 Συνολικές απαιτήσεις 90 Προγ/σμένες παραλαβές Διαθέσιμο απόθεμα Καθαρές απαιτήσεις 15 Προγ/σμένη παραλαβή 15 Προγ/μμα παραργωγής 15 Συνολικές απαιτήσεις 45 Προγ/σμένες παραλαβές Διαθέσιμο απόθεμα Καθαρές απαιτήσεις 20 Προγ/σμένη παραλαβή 20 Προγ/μμα παραργωγής 20 4) οι απαιτήσεις για το «C» είναι: X A (2) B (1) C (3) C (2) D (5) 57

58 Χ LT=2 Αρχικό απόθεμα = 50 Α LT=3 Αρχικό απόθεμα = 75 Β LT=1 Αρχικό απόθεμα = 25 C LT=2 Αρχικό απόθεμα = 10 Εβδομάδες Συνολικές απαιτήσεις 95 Προγ/σμένες παραλαβές Διαθέσιμο απόθεμα Καθαρές απαιτήσεις 45 Προγ/σμένη παραλαβή 45 Προγ/μμα παραργωγής 45 Συνολικές απαιτήσεις 90 Προγ/σμένες παραλαβές Διαθέσιμο απόθεμα Καθαρές απαιτήσεις 15 Προγ/σμένη παραλαβή 15 Προγ/μμα παραργωγής 15 Συνολικές απαιτήσεις 45 Προγ/σμένες παραλαβές Διαθέσιμο απόθεμα Καθαρές απαιτήσεις 20 Προγ/σμένη παραλαβή 20 Προγ/μμα παραργωγής 20 Συνολικές απαιτήσεις Προγ/σμένες παραλαβές Διαθέσιμο απόθεμα Καθαρές απαιτήσεις Προγ/σμένη παραλαβή Προγ/μμα παραργωγής ) οι απαιτήσεις για το «D» είναι: Εβδομάδες Χ Συνολικές απαιτήσεις 95 LT=2 Αρχικό Προγ/σμένες παραλαβές Διαθέσιμο απόθεμα απόθεμα Καθαρές απαιτήσεις 45 = Προγ/σμένη παραλαβή Προγ/μμα παραργωγής 45 Α LT=3 Αρχικό απόθεμα = 75 Συνολικές απαιτήσεις 90 Προγ/σμένες παραλαβές Διαθέσιμο απόθεμα Καθαρές απαιτήσεις 15 Προγ/σμένη παραλαβή 15 Προγ/μμα παραργωγής 15 Συνολικές απαιτήσεις 45 Προγ/σμένες παραλαβές Διαθέσιμο απόθεμα Καθαρές απαιτήσεις 20 Προγ/σμένη παραλαβή 20 Β LT=1 Αρχικό απόθεμα = 25 Προγ/μμα παραργωγής 20 58

59 C Συνολικές απαιτήσεις LT=2 Προγ/σμένες παραλαβές Αρχικό Διαθέσιμο απόθεμα απόθεμα Καθαρές απαιτήσεις = Προγ/σμένη παραλαβή Προγ/μμα παραργωγής D Συνολικές απαιτήσεις 100 LT=2 Αρχικό Προγ/σμένες παραλαβές Διαθέσιμο απόθεμα απόθεμα Καθαρές απαιτήσεις 80 = Προγ/σμένη παραλαβή Προγ/μμα παραργωγής 80 Στο παρακάτω σχήμα παρουσιάζονται οι φάσεις ανάπτυξης του προϊόντος «Χ» X A B C C D εβδομάδες 4.1 Τεχνικές καθορισμού του μεγέθους παρτίδας στα συστήματα MRP Το φαινόμενο της συγκέντρωσης της εξαρτώμενης ζήτησης υλικών σε κάποιες περιόδους, ενώ πέφτει σε πολύ χαμηλά επίπεδα σε κάποιες άλλες, έχει ως αποτέλεσμα να μην μπορεί να χρησιμοποιηθεί κάποιο από τα γνωστά μοντέλα αποθεμάτων, που θα επέτρεπαν την εύρεση μιας πολιτικής διαχείρισης κοντά στη βέλτιστη. Τα μοντέλα αυτά συνήθως προβλέπουν ζήτηση ανεξάρτητη, τυχαία, συνεχή κ.λπ. Για το λόγο αυτό στην πράξη εφαρμόζονται ευρετικές μέθοδοι, που δεν τεκμηριώνονται αναλυτικά και δεν δίνουν βέλτιστες λύσεις ενώ οδηγούν σε διαφορετικά αποτελέσματα. Τέτοιες μέθοδοι είναι: Τεχνική παρτίδα προς παρτίδα (Lot-for-lot) 59

60 Τεχνική οικονομικής ποσότητας παραγγελίας (EOQ) Τεχνική παρτίδας για σταθερό αριθμό περιόδων Η αποτελεσματικότητα των μεθόδων εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά της ζήτησης. Επομένως, η απάντηση στο ερώτημα ποια απ όλες να χρησιμοποιηθεί κάθε φορά δίνεται υπολογίζοντας το κόστος της κάθε μιας και επιλέγοντας αυτή με το μικρότερο κόστος. Στη συνέχεια περιγράφονται οι προσεγγίσεις των μεθόδων μέσω ενός παραδείγματος Τεχνική παρτίδα προς παρτίδα (Lot-for-lot, ή L4L) Με βάση την τεχνική αυτή παράγονται ακριβώς τόσες παρτίδες προϊόντος, όσες χρειάζονται. Δεν υπάρχουν αποθέματα ασφαλείας, ούτε γίνεται πρόβλεψη στις παραγγελίες. Η τεχνική αυτή είναι πολύ αποτελεσματική όταν εφαρμόζεται μαζί με τεχνικές JIT στη διαχείριση των αποθεμάτων, ενώ είναι ασύμφορη όταν τα κόστη προετοιμασίας των παραγγελιών είναι μεγάλα, ή είναι αδύνατο να εφαρμοστούν τεχνικές JIT. Παράδειγμα: Έστω μια εταιρεία κατασκευής ψηφιακού μουσικού εξοπλισμού, η οποία επιθυμεί να υπολογίσει τα συνολικά κόστη ανανέωσης και διατήρησης του αποθέματος του προϊόντος Α (τύπος ηχείου) με βάση την τεχνική «παρτίδα-προς-παρτίδα». Η εταιρεία έχει υπολογίσει ότι ανά περίοδο, το κόστος προετοιμασίας κάθε παραγγελίας είναι 100, και το μοναδιαίο κόστος διατήρησης αποθέματος είναι 1. Ο χρόνος υστέρησης (lead time) είναι 1 βδομάδα και το πρόγραμμα παραγωγής (10 βδομάδων) για τη συναρμολόγηση του προϊόντος φαίνεται στον επόμενο πίνακα. Περίοδος Συνολικές ανάγκες Διαθέσιμα αποθέματα Καθαρές ανάγκες Προγ/σμένη παραγωγή Πρόγραμμα παραγωγής Την πρώτη εβδομάδα οι συνολικές ανάγκες είναι 35 προϊόντα και υπάρχει διαθέσιμο απόθεμα (35 κομμάτια) το οποίο καλύπτει ακριβώς τις ανάγκες. Άρα, οι καθαρές 60

61 ανάγκες είναι 0. Δεν υπάρχει κάποια προγραμματισμένη παραγωγή. Τη δεύτερη εβδομάδα οι ανάγκες είναι 30 προϊόντα και το διαθέσιμο απόθεμα 0. Συνεπώς οι καθαρές ανάγκες (συνολικές ανάγκες απόθεμα) είναι 30 και για να καλυφθούν θα πρέπει να προγραμματιστεί παραγωγή 30 κομματιών την πρώτη εβδομάδα. Περίοδος Συνολικές ανάγκες Διαθέσιμα αποθέματα Καθαρές ανάγκες Προγ/σμένη παραγωγή Πρόγραμμα παραγωγής Η παραγωγή των 30 κομματιών θα ολοκληρωθεί τη δεύτερη εβδομάδα και θα καλύψει ακριβώς τις ανάγκες χωρίς να μένει απόθεμα. Περίοδος Συνολικές ανάγκες Διαθέσιμα αποθέματα Καθαρές ανάγκες Προγ/σμένη παραγωγή Πρόγραμμα παραγωγής Με ανάλογο τρόπο υπολογίζονται τα στοιχεία και για τις επόμενες εβδομάδες. Ο συνολικός πίνακας με όλα τα δεδομένα θα είναι ο επόμενος. Περίοδος Συνολικές ανάγκες Διαθέσιμα αποθέματα Καθαρές ανάγκες Προγ/σμένη παραγωγή Πρόγραμμα παραγωγής

62 Το κόστος αυτής της τεχνικής είναι: Κόστος προετοιμασίας = 7 παρτίδες *100 = 700 (εφόσον έχουμε 7 ξεχωριστές παρτίδες). Κόστος αποθήκευσης = 0. Συνολικό κόστος = 700. Διαπιστώνεται ότι με την τεχνική αυτή το κόστος προετοιμασίας είναι πολύ μεγαλύτερο από το κόστος αποθήκευσης γιατί στην πραγματικότητα δεν δημιουργείται ποτέ απόθεμα Τεχνική οικονομικής ποσότητας παραγωγής (EOQ) Η τεχνική της οικονομικής ποσότητας παραγωγής (EOQ) είναι προτιμότερο να χρησιμοποιείται σε αποθέματα ανεξάρτητης ζήτησης και όχι όταν η ζήτηση είναι γνωστή. Η EOQ είναι στατιστική τεχνική που χρησιμοποιεί μέσους όρους (π.χ. μέση ζήτηση ανά μήνα για ένα έτος). Ενώ ένα MRP σύστημα θεωρεί γνωστή (εξαρτώμενη) τη ζήτηση όπως ορίζεται από το MPS. Για να εφαρμοστεί η τεχνική EOQ θα πρέπει πρώτα να υπολογιστεί η μέση ζήτηση στον ορίζοντα των 10 εβδομάδων. Η μέση ζήτηση υπολογίζεται από το άθροισμα των συνολικών αναγκών δια τον αριθμό των εβδομάδων, δηλαδή μέση ζήτηση = ( )/10 = 270/10 = 27 κομμάτια. Το μέγεθος της παρτίδας προκύπτει από την ποσότητα Q* 2RC C h p όπου R είναι η μέση ζήτηση, C p είναι το κόστος προετοιμασίας της παραγγελίας και C h το κόστος διατήρησης αποθέματος. Στο παράδειγμα το μέγεθος της παρτίδας είναι 2RC p 2 * 27 *100 Q * C 1 h Δηλαδή κάθε φορά θα παράγεται ποσότητα 73 κομματιών. Ο τρόπος εφαρμογής της τεχνικής φαίνεται στον επόμενο πίνακα. 62

63 Περίοδος Συνολικές ανάγκες Διαθέσιμα αποθέματα Καθαρές ανάγκες Προγ/σμένη παραγωγή Πρόγραμμα παραγωγής Το κόστος αυτής της τεχνικής αναλύεται σε Κόστος προετοιμασίας = 4 παρτίδες * 100 = 400. Κόστος αποθήκευσης = ( ) κομμάτια * 1 /κομμάτι = 318. Συνολικό κόστος = 718. Σε σχέση με την τεχνική «παρτίδα προς παρτίδα» η τεχνική οικονομικής ποσότητας παραγγελίας εμφανίζει χαμηλότερο κόστος προετοιμασίας γιατί οι παρτίδες είναι μεγαλύτερες και οι αλλαγές στην παραγωγή γίνονται σε αραιότερα διαστήματα. Παράλληλα όμως εμφανίζονται υψηλότερα αποθέματα με συνέπεια να αυξάνεται το κόστος αποθήκευσης. Στο παράδειγμα το κόστος αυτής της τεχνικής παραμένει υψηλότερο από ότι της προηγούμενης. Στη γενική περίπτωση το αποτέλεσμα εξαρτάται από το κόστος προετοιμασίας σε σχέση με το κόστος αποθήκευσης ανά κομμάτι Τεχνική παρτίδας για σταθερό αριθμό περιόδων Σύμφωνα με αυτή την τεχνική η ποσότητα κάθε παρτίδας του προϊόντος είναι ίση με την ποσότητα που χρειάζεται για να καλυφθεί η ζήτηση ενός σταθερού αριθμού περιόδων n που προκύπτει από τη σχέση: Q * n έ ή Στο παράδειγμα μας η μέση εβδομαδιαία ζήτηση είναι 27 κομμάτια και το Q* είναι 73. Άρα θα έχουμε n = 73/27=2,7 και θεωρείται n = 3 (ο αμέσως μεγαλύτερος ακέραιος). Η παρτίδα θα ισούται κάθε φορά με το άθροισμα της ζήτησης για 3 περιόδους. Η πρώτη παραγγελία, η οποία θα γίνει την πρώτη εβδομάδα θα έχει μέγεθος 70 (= ) και θα καλύψει τις ανάγκες των 3 εβδομάδων. 63

64 Περίοδος Συνολικές ανάγκες Διαθέσιμα αποθέματα Καθαρές ανάγκες Προγ/σμένη παραγωγή Πρόγραμμα παραγωγής Η δεύτερη παραγγελία θα γίνει τη 4 η εβδομάδα και θα μέγεθος 80 κομματιών ( ). Αντίστοιχα συμπληρώνονται και τα υπόλοιπα στοιχεία του πίνακα. Περίοδος Συνολικές ανάγκες Διαθέσιμα αποθέματα Καθαρές ανάγκες Προγ/σμένη παραγωγή Πρόγραμμα παραγωγής Το κόστος αυτής της τεχνικής αναλύεται σε Κόστος προετοιμασίας = 3 παρτίδες * 100 = 300. Κόστος αποθήκευσης = ( ) κομμάτια * 1 /κομμάτι = 280. Συνολικό κόστος = 580. Η τεχνική αυτή συνεπάγεται μικρότερο κόστος αποθέματος σε σχέση με την τεχνική EOQ, αφού διατηρούνται αποθέματα για όσες ακριβώς ποσότητες χρειάζονται για τις περιόδους που καλύπτει η παρτίδα. Στο παράδειγμα μας είναι φανερό ότι η τεχνική αυτή είναι και η οικονομικότερη όλων. Η εκτέλεση οποιουδήποτε προγράμματος παραγωγής, στις ημερομηνίες που προβλέπει το πρόγραμμα, προϋποθέτει ότι όλα τα απαιτούμενα για την παραγωγή υλικά θα είναι διαθέσιμα στην ώρα τους, δηλαδή όταν απαιτηθούν από το πρόγραμμα. Όμως, για διάφορους λόγους, ο χρόνος παραγωγής μιας παρτίδας ενός υλικού μπορεί να ξεπεράσει τον προβλεπόμενο. Οι λόγοι μπορεί να είναι μια 64

65 απρόβλεπτη βλάβη στο σύστημα, μια απρόβλεπτη καθυστέρηση στην παράδοση του υλικού απ το οποίο κατασκευάζεται το εξάρτημα κ.λπ. Αυτό θα έχει σαν συνέπεια να ανατραπεί το πρόγραμμα παραγωγής του τελικού προϊόντος. Το ίδιο αποτέλεσμα θα προέκυπτε αν η επιχείρηση προμηθευόταν το εξάρτημα από κάποιον προμηθευτή και συνέβαινε, για οποιοδήποτε λόγο, μια καθυστέρηση στην παράδοσή του. Για να προληφθεί ένα τέτοιο ενδεχόμενο, είναι αναγκαία είτε η αντιμετώπιση των παραγόντων που δημιουργούν την τυχαιότητα (π.χ. συνεργασία με αξιόπιστους προμηθευτές) είτε η χρήση κάποιων περιθωρίων ασφαλείας κατά τον υπολογισμό του χρόνου υστέρησης. Η τυχαιότητα μπορεί να ανατρέψει ή να επηρεάσει ένα πρόγραμμα απαιτούμενων υλικών και με άλλους τρόπους. Για παράδειγμα, μπορεί να παραχθεί μια παρτίδα ελαττωματικών ενδιάμεσων ή τελικών προϊόντων ή να υπάρξουν μεταβολές στην πραγματική ζήτηση του τελικού προϊόντος και σημαντικές αποκλίσεις από τις αρχικές προβλέψεις, μεταβολές στις παραγγελίες κ.λπ. Για όλους αυτούς τους λόγους είναι απαραίτητο ο προγραμματισμός και ο έλεγχος της παραγωγής ή, όπως έχει ήδη αναφερθεί το σύστημα PPC, να παίζει το ρόλο του ρυθμιστή που συγκρίνει την πραγματική κατάσταση με την επιθυμητή με στόχο την εξισορρόπησή τους. 65

66 5. Προγραμματισμός Παραγωγής και Χρονικός Προγραμματισμός Για να είναι πιο αποτελεσματική η παραγωγή, πέρα από όλα τα προηγούμενα, θα πρέπει να διαμορφωθούν και λεπτομερειακά (βραχυχρόνια) προγράμματα παραγωγής. Τα προγράμματα αυτά περιλαμβάνουν τι πρέπει να γίνει ώστε να φορτίζονται σύμμετρα και μέσα στις ικανότητες τους τα μέσα παραγωγής ενώ ταυτόχρονα ικανοποιείται κάποιο κριτήριο (π.χ. ελαχιστοποίηση του χρόνου μιας παραγωγικής δραστηριότητας, ή μεγιστοποίηση εκμετάλλευσης των μέσων παραγωγής ή ελαχιστοποίηση κόστους παραγωγής κτλ). Τα προγράμματα αυτά πρέπει να εκπονούνται και να ελέγχονται συστηματικά. ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΔΥΝΑΜΙΚΟΤΗΤΑΣ 1. Τύπος, μέγεθος Συστήματος Παραγωγής 2. Προμήθεια εξοπλισμού μακροπρόθεσμος ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΤΙΚΟΣ ΠΡΟΓ/ΣΜΟΣ 1. Χρήση εγκαταστάσεων 2. Ανάγκες σε προσωπικό 3. Υπεργολαβίες μεσοπρόθεσμος Master Schedule (Κύριο Πρόγ/μα παραγωγής) 1. MRP 2. Διαχωρισμός του πλάνου παραγωγής μεσοπρόθεσμος ΧΡΟΝΙΚΟΣ ΠΡΟΓ/ΣΜΟΣ 1. Φόρτωση κέντρων εργασίας 2. Δρομολόγηση εργασιών βραχυπρόθεσμος Λεπτομερειακά προγράμματα παραγωγής χρειάζονται ακόμα και στις δύο ακραίες περιπτώσεις που η παραγωγική διαδικασία παράγει ένα ή λίγα προϊόντα (π.χ. ναυπηγεία) και η παραγωγή είναι συνεχής (π.χ. βιομηχανία ζάχαρης, τσιμέντου κτλ). Πολύ περισσότερο όμως απαιτούνται στην περίπτωση, ανάμεσα στις δύο ακραίες περιπτώσεις, που η παραγωγή γίνεται κατά παρτίδες. Βασικό χαρακτηριστικό σ αυτή την περίπτωση είναι ότι η ποσότητα που πρέπει να παραχθεί δεν δικαιολογεί μαζική παραγωγή και επίσης τα προϊόντα δεν παράγονται κατόπιν ειδικής παραγγελίας αλλά πρέπει να ικανοποιηθεί η προβλεπόμενη ζήτηση. Το πρόβλημα του προγραμματισμού και ελέγχου παραγωγής είναι δύσκολο σ όλες τις περιπτώσεις και πρέπει να χρησιμοποιηθούν κατάλληλες τεχνικές για να έχει επιτυχία. Στη συνέχεια ασχολούμαστε με κάποιες μεθόδους κατανομής εργασιών σε 66

67 μέσα παραγωγής και καθορισμού χρονικής εκτέλεσης εργασιών στα μέσα παραγωγής. 5.1 Καθορισμός εργασιών σε μέσα παραγωγής Στην παραγωγική διαδικασία υπάρχουν περιπτώσεις όπου υποχρεωτικά εξαιτίας τεχνολογικών περιορισμών πρέπει να γίνει η κατανομή των εργασιών στα μέσα παραγωγής (π.χ. τρυπάνια, λειαντικές μηχανές, τόρνους, φρέζες κτλ). Συχνά υπάρχουν πολλές μηχανές στις οποίες μπορούν να εκτελεστούν κάποιες εργασίες. Οι αποδόσεις όμως των μηχανών δεν είναι ίδιες (π.χ. μια μηχανή δεν είναι τόσο γρήγορη όσο κάποια άλλη κτλ). Επομένως τίθεται το ερώτημα πώς να γίνει η κατανομή των εργασιών με στόχο τη βελτίωση ενός κριτηρίου (π.χ. ελαχιστοποίηση συνολικού κόστους ή ελαχιστοποίηση χρόνου εκτέλεσης των εργασιών κτλ). Γενική διατύπωση του προβλήματος: έχουμε n μέσα παραγωγής (μηχανές) και n εργασίες. Δίνεται ένας πίνακας nxn που εκφράζει την αποτελεσματικότητα κάθε μηχανής σε κάθε εργασία και ζητείται να γίνει η κατανομή των εργασιών έτσι ώστε να βελτιστοποιείται η συνολική αποτελεσματικότητα. Μαθηματική διαμόρφωση: Δίνεται ο πίνακας Α= α jj j=1,..n να βρεθεί ο πίνακας Χ= x ij έτσι ώστε να ελαχιστοποιείται το T n n i 1 j 1 a ij x ij υπό τους περιορισμούς (κάθε εργασία επεξεργάζεται σε μία μηχανή) n i 1 xij 1 j 1,..., n (κάθε μηχανή επεξεργάζεται μία εργασία) n j 1 xij 1 i 1,..., n 1 ήi ά ί j όπου x ij 0 ώ Οι δυνατοί τρόποι κατανομής n εργασιών σε n μηχανές είναι n! Συνεπώς για n>10 είναι πρακτικά αδύνατον να βρούμε όλες τις δυνατές κατανομές και να διαλέξουμε τη βέλτιστη ακόμα και με τη χρήση Η/Υ. Π.χ. για n=20 με Η/Υ που χρειάζεται 1μsec για κάθε δυνατή κατανομή αν εργάζεται για 8 ώρες/ ημέρα για 365 μέρες/ χρόνο θα 67

68 χρειαστεί χρόνια για να βρει τη βέλτιστη λύση(!!!!). Είναι προφανές λοιπόν ότι για να λύσουμε τέτοιου είδους προβλήματα χρειαζόμαστε κάποια μεθοδολογία (αλγόριθμο) η οποία θα δίνει τη βέλτιστη λύση σε πεπερασμένο αριθμό βημάτων και σε λογικό χρόνο. Έχουν αναπτυχθεί διάφοροι αλγόριθμοι με διάφορα χαρακτηριστικά. Εδώ θα περιοριστούμε στη μοντελοποίηση του προβλήματος σαν πρόβλημα γραμμικού προγραμματισμού. Τις μεθοδολογίες επίλυσης τέτοιων προβλημάτων οι σπουδαστές έχουν διδαχθεί σε άλλο μάθημα. Παράδειγμα 1: Έστω ότι σ ένα μηχανουργείο πρέπει να εκτελεστούν 5 εργασίες σε 5 μηχανές (π.χ. τόρνους). Κάθε εργασία μπορεί να εκτελεστεί σε οποιαδήποτε μηχανή αλλά με διαφορετικό «κόστος» («κόστος» όχι απαραίτητα χρηματικό, μπορεί να είναι χρόνο εκτέλεσης ή οτιδήποτε άλλο). Οι εργασίες πρέπει να εκτελεστούν ταυτόχρονα και κάθε εργασία εκτελείται σε μια μηχανή Α Β Γ Δ Ε Το μοντέλο για τη λύση του παραπάνω προβλήματος έχει ως εξής: υπό τους περιορισμούς όπου και 5 i 1 5 j 1 min 5 i 1 5 j 1 a ij x ij xij 1 j 1,...,5 (κάθε εργασία επεξεργάζεται σε μία μηχανή) xij 1 i 1,...,5 (κάθε μηχανή επεξεργάζεται μία εργασία) 1 ήi ά ί j x ij 0 ώ a=

69 Ιδέες όπως να εκτελεστεί κάθε εργασία σε κείνη τη μηχανή που χρειάζεται το μικρότερο χρόνο, η σε κάθε μηχανή να ανατεθεί η εργασία που χρειάζεται το λιγότερο χρόνο (σ αυτή τη μηχανή) δεν είναι ικανοποιητικές και μπορεί να δει κανείς εύκολα ότι αποτυγχάνουν. Παραλλαγές του προβλήματος 1. Ο πίνακας είναι nxm (Δηλ. έχουμε λιγότερες ή περισσότερες εργασίες από μηχανές). Προσθέτουμε τόσες στήλες ή γραμμές όσες λείπουν με μηδενικά κόστη. 2. Μεγιστοποίηση (π.χ. κέρδους) αντί για ελαχιστοποίηση. Ίδιο πρόβλημα με max K=min K. Παράδειγμα 2: Μια επιχείρηση αγόρασε πρόσφατα μια πρέσα, μια φρέζα κι έναν τόρνο. Στο χώρο του εργοστασίου που πρόκειται να εγκατασταθούν αυτές οι μηχανές διατίθενται οι θέσεις 1, 2, 3, 4. Όμως οι διαστάσεις της φρέζας και του τόρνου είναι τέτοιες ώστε δεν μπορούν να εγκατασταθούν στις θέσεις 2 και 4 αντίστοιχα. Επίσης από την οργάνωση εργασίας μέσα στο χώρο προκύπτει ότι για τις εναλλακτικές θέσεις των μηχανών δημιουργούνται διαφορετικοί φόρτοι εσωτερικών μεταφορών. Συγκεκριμένα, αν η πρέσα εγκατασταθεί στις θέσεις 1, 2, 3 και 4 θα γίνονται μεταφορές που απαιτούν 13, 10, 12 και 11 ανθρωποώρες. Αν η φρέζα εγκατασταθεί στις θέσεις 1, 3, και 4 θα απαιτούνται 15, 13 και 20 ανθρωποώρες αντίστοιχα. Τέλος αν ο τόρνος εγκατασταθεί στις θέσεις 1, 2 και 3 απαιτούνται 7, 5 και 10 ανθρωποώρες αντίστοιχα. Να βρεθούν οι θέσεις που πρέπει να τοποθετηθούν οι μηχανές για να γίνονται οι μικρότερες δυνατές μεταφορές. Ποιος θα είναι ο φόρτος μεταφορών; Το πρόβλημα μπορεί να αντιμετωπιστεί σαν πρόβλημα κατανομής μέσων παραγωγής σε διαθέσιμες θέσεις. Η μία από τις 4 θέσεις θα μείνει κενή Πρέσα Φρέζα Τόρνος Τίποτα Ο στόχος είναι η ελαχιστοποίηση του φόρτου μεταφορών. Για να ανταποκρίνεται το πρόβλημα στο παραπάνω μοντέλο θα πρέπει να συμπληρωθούν τα δεδομένα που λείπουν. Όσον αφορά στις μεταφορές που δημιουργούνται στη θέση που μένει κενή 69

70 αυτές μπορούν να θεωρηθούν μηδενικές. Ενώ για να αποτρέψουμε το μοντέλο να τοποθετήσει τη φρέζα στη θέση 2 και τον τόρνο στη θέση 4 (δεν μπορούν να μπουν) θεωρούμε ότι οι μεταφορές που δημιουργούνται είναι πολύ μεγάλες (π.χ. 100). Συνεπώς το πρόβλημα ανταποκρίνεται ακριβώς στο παραπάνω μοντέλο με n=4 και πίνακα α= Προγραμματισμός Εκτέλεσης Εργασιών Μέχρι τώρα υποθέσαμε ότι η σειρά με την οποία εκτελούνται οι εργασίες ή παράγονται τα προϊόντα από τα διαθέσιμα μέσα παραγωγής είναι τεχνολογικά προκαθορισμένη ή αδιάφορη ως προς το πρόβλημα του προσδιορισμού ενός βέλτιστου προγράμματος παραγωγής. Αυτό όμως δεν είναι αλήθεια (τις περισσότερες φορές). Συχνά πρέπει να επιλέξουμε τη σειρά με την οποία θα εκτελεστούν διάφορες εργασίες (n! τρόποι να εκτελεστούν n εργασίες σε 1 μηχανή, (n!) 2 τρόποι για n εργασίες σε 2 μηχανές κτλ.) με στόχο πάντα την ελαχιστοποίηση του συνολικού χρόνου. Θεωρητικά μπορούμε πάντα να βρούμε τη βέλτιστη αλληλουχία υπολογίζοντας το χρόνο εκτέλεσης των εργασιών για κάθε αλληλουχία. Πρακτικά όμως αυτό είναι πολύ δύσκολο ή και αδύνατον (π.χ. 6 προϊόντα πρέπει να υποστούν κατεργασία σε καθεμιά από 5 μηχανές: (6!) 5 = δυνατές αλληλουχίες (!!)). Πρέπει λοιπόν, και εδώ να χρησιμοποιηθούν ειδικές τεχνικές για τη λύση τέτοιων προβλημάτων που είναι συνηθισμένα στις παραγωγικές διαδικασίες Προγραμματισμός εκτέλεσης n εργασιών σε 1 μηχανή Όποια σειρά κι αν χρησιμοποιήσουμε η μηχανή θα έχει τον ίδιο συνολικό χρόνο απασχόλησης και όλες οι εργασίες θα τελειώσουν στον ίδιο χρόνο. Εξαιτίας της σειράς διαφέρει ο χρόνος που ολοκληρώνεται η καθεμιά. Έστω T i ο χρόνος εκτέλεσης της i εργασίας i=1,2,,n. Αν η σειρά είναι η f=(1, 2, 3,, j, j+1,, n) τότε το άθροισμα των χρόνων που τελειώνει η κάθε εργασία είναι: W=T 1 +(T 1 +T 2 )+ +(T 1 +T 2 + +T j-1 +T j )+(T 1 +T 2 + +T j +T j+1 )+ +(T 1 +T 2 + +T n ) Έστω μια άλλη σειρά εκτέλεσης: f =(1, 2,.., j+1, j,, n) τότε W =T 1 +(T 1 +T 2 )+ +(T 1 +T 2 + +T j-1 +T j+1 )+(T 1 +T 2 + +T j+1 +T j )+ +(T 1 +T 2 + +T n ) 70

71 Αν το W<W τότε θα πρέπει να εκτελεστεί πρώτα η j και μετά η j+1 εργασία. W<W W-W <0 T j -T j+1 <0 T j <T j+1 Άρα πρέπει να προηγείται κάθε φορά η εργασία με το μικρότερο χρόνο απασχόλησης της μηχανής. Επομένως αν T a T b T n τότε η βέλτιστη σειρά είναι f*=(a,b,,n) Προγραμματισμός εκτέλεσης n εργασιών σε 2 μηχανές Έστω ότι n εργασίες πρέπει να εκτελεστούν διαδοχικά στις μηχανές Μ1 και Μ2. Οι χρόνοι εκτέλεσης της εργασίας i στις 2 μηχανές είναι α i και β i αντίστοιχα. Με ποια σειρά πρέπει να προγραμματίσουμε τις εργασίες για να τελειώσουν όλες στο μικρότερο δυνατό χρόνο; Αν x i είναι ο νεκρός χρόνος ανάμεσα στο τέλος της εργασίας (i-1) στη μηχανή Μ2 και στην αρχή της εργασίας i (π.χ. για προγραμματισμό της μηχανής) τότε αναζητούμε τη σειρά εκείνη που θα έχουμε n mint i xi. Επειδή το είναι σταθερό για να ελαχιστοποιήσουμε το Τ ελαχιστοποιούμε το άθροισμα των νεκρών χρόνων. Ας υποθέσουμε ότι ο νεκρός χρόνος οφείλεται μόνο στο ότι η εργασία i που θα εκτελεστεί στη Μ2 δεν έχει ολοκληρωθεί ακόμα στην Μ1. Π.χ. για 3 εργασίες. i 1 n i 1 n i 1 i α1 α2 α3 x1 β1 x2 β2 β3 X3=0 Η τελευταία εργασία δεν μπορεί να ολοκληρωθεί πριν από το χρόνο που χρειάζεται για να ολοκληρωθούν όλες οι εργασίες στην Μ1 συν το χρόνο που χρειάζεται αυτή στην Μ2 T n n max a i n. Ανάλογα T a1 i 1 i 1 max. i 71

72 Αλγόριθμος Johnson: Εκλέγουμε το μικρότερο χρόνο από τους α i και β i. Αν αυτός είναι από τους α i τότε την αντίστοιχη εργασία την τοποθετούμε πρώτη. Αν είναι από τους β i την αντίστοιχη εργασία την τοποθετούμε τελευταία. Προχωρούμε με τον ίδιο τρόπο στις υπόλοιπες εργασίες. Αν έχουμε τον ίδιο χρόνο στην ίδια μηχανή για διαφορετικές εργασίες επιλέγουμε αυθαίρετα οποιαδήποτε γιατί δεν δημιουργείται διαφορά. Το ίδιο κάνουμε αν κάποια εργασία έχει τον ίδιο χρόνο εργασίας και στις δυο μηχανές. Παράδειγμα 3: Σε δύο μηχανές Α και Β πρέπει να εκτελεστούν διαδοχικά 5 εργασίες με χρόνους: Εργασία Μηχανή Α Μηχανή Β Σύνολο Ποια είναι η βέλτιστη σειρά εκτέλεσης των εργασιών; Σύμφωνα με τον αλγόριθμο Johnson έχουμε: min( ai, i ) 2( a2 ) άρα επιλέγουμε σαν πρώτη εργασία την 2 i 1,..5 min( a i, i ) 3( 1) άρα η εργασία 1 τοποθετείται τελευταία i i 1 2,.. 5 min ( ai, i ) 4( a4 ) άρα η εργασία 4 τοποθετείται πρώτη απ τις υπόλοιπες i 3,4,5 min( a i, i ) 5( 5 ) άρα η εργασία 5 τοποθετείται τελευταία απ τις υπόλοιπες i 3,5 Επομένως η βέλτιστη σειρά είναι 2, 4, 3, 5, 1. 72

73 Μηχανή Α Μηχανή Β Εργασία Χρόνος Αρχή Τέλος Αρχή Τέλος Ελάχιστος συνολικός χρόνος 36. Νεκρός χρόνος για τη μηχανή Α 3 (36-33). Νεκρός χρόνος για τη μηχανή Β 4 (36-32). 3 A B Προγραμματισμός n εργασιών σε 3 μηχανές Έστω ότι n εργασίες πρέπει να εκτελεστούν σε 3 μηχανές: Μ1, Μ2 και Μ3. Ειδική περίπτωση: Έστω Μ1(i), Μ2(i) και M3(i) οι χρόνοι εκτέλεσης της i εργασίας στις 3 μηχανές αντίστοιχα. Αν ισχύει μια από τις παρακάτω συνθήκες: min M1(i) max M2(i) (δηλ. η μικρότερη διάρκεια στη Μ1 είναι μεγαλύτερη ή ίση με τη μεγαλύτερη διάρκεια στην Μ2) min M3(i) max M2(i) (δηλ. η μικρότερη διάρκεια στην Μ3 είναι μεγαλύτερη ή ίση με τη μεγαλύτερη διάρκεια στην Μ2) τότε λύνουμε το πρόβλημα σαν πρόβλημα n εργασιών σε δύο μηχανές με τους παρακάτω χρόνους Μ1 (i)=m1(i)+m2(i) και M2 (i)=m2(i)+m3(i) 73

74 Παράδειγμα 4: Σ ένα μηχανουργείο πρέπει να εκτελεστούν 5 εργασίες στις μηχανές Μ1, Μ2, Μ3 διαδοχικά. Οι χρόνοι κατεργασίας σε ώρες είναι: Εργασία Μ1 Μ2 Μ min M1(i)=5 < max M2(i)=7 άρα δεν ισχύει η πρώτη σχέση. min M3(i)=7 max M2(i)=7 ισχύει όμως η δεύτερη. Επομένως θα λύσουμε το πρόβλημα Εργασία Μ1 Μ Εφαρμόζοντας τον προηγούμενο αλγόριθμο βρίσκουμε ότι η βέλτιστη σειρά είναι: 1, 4, 5, 2, 3. Εξίσου καλές όμως είναι και οι σειρές: 4, 1, 5, 2, 3 ή 4, 5, 1, 2, 3 ή 5, 1, 4, 2, 3 ή 5, 4, 1, 2, 3, ή 1, 5, 4, 2, 3 (γιατί οι εργασίες 1, 4 και 5 έχουν τον ίδιο χρόνο (11) στην Μ1) Προγραμματισμός n εργασιών σε m μηχανές Με τη λύση αυτού του προβλήματος έχουν ασχοληθεί διάφοροι ερευνητές κατά καιρούς και παρουσίασαν διάφορες μεθοδολογίες που δίνουν λύσεις σχεδόν βέλτιστες. Στη συνέχεια παρουσιάζουμε τη μέθοδο των Campbell, Dudek καιsmith (1970) η οποία είναι μια εμπειρική μέθοδος με μικρό σφάλμα και σχετικά εύκολη: Δημιουργούμε p (p m-1) βοηθητικά προβλήματα n εργασιών σε 2 μηχανές. Λύνουμε τα προβλήματα αυτά και επιλέγουμε εκείνη την αλληλουχία με το μικρότερο συνολικό χρόνο. 74

75 Έστω t ij ο χρόνος εκτέλεσης της i εργασίας στη j μηχανή (i=1, 2,, n, j=1, 2,, m). Στο k-βοηθητικό πρόβλημα θεωρούμε σαν χρόνους εκτέλεσης των εργασιών στις 2 μηχανές: k k k 1 ij, T i t j 1 m 2 ij. j m 1 k T i t 1 1 Π.χ. για k=1 οι χρόνοι κατεργασίας στις Μ1 και Μ2 είναι Ti 1 ti 1 και Ti 2 tim. Για 2 2 k=2 Ti 1 ti 1 ti2 και T i2 tim ti( m 1). Άρα δημιουργούμε Αp αλληλουχίες και επιλέγουμε ως καλύτερη αυτή με το μικρότερο συνολικό χρόνο. Παράδειγμα 5: Σ ένα μηχανουργείο κατασκευάζονται 5 εξαρτήματα τα οποία συναρμολογούνται για να δώσουν το τελικό προϊόν. Τα εξαρτήματα πρέπει να περάσουν από 4 φάσεις κατεργασίας Α, Β, Γ και Δ. Οι χρόνοι κατεργασίας σε ώρες δίνονται στον παρακάτω πίνακα. Επίσης το κόστος κατεργασίας για όλες τις φάσεις είναι 5 και το κόστος νεκρού χρόνου 2 ανά ώρα. Να βρεθεί το ελάχιστο δυνατό κόστος ενός προϊόντος. Φάσεις κατεργασίας Εξάρτημα Α Β Γ Δ Σύνολο Διαμορφώνουμε p=m-1=3 βοηθητικά προβλήματα n εργασιών σε 2 μηχανές. 1 k=1. Οι χρόνοι κατεργασίας στις 2 βοηθητικές φάσεις Φ1 και Φ2 είναι Ti 1 tia και T 1 2. i t i Εργασία Φάση Φ1 Φ

76 Η βέλτιστη σειρά είναι: 3, 1, 4, 2, 5. Φάσεις κατεργασίας Εξάρτημα Α Β Γ Δ Αρχή Τέλος Αρχή Τέλος Αρχή Τέλος Αρχή Τέλος Συνολικός χρόνος κατεργασίας=26 Νεκρός χρόνος= ( )+(26-15)+( )+( )=49.5 ώρες Κόστος C1=5*26+2*49.5=229 k=2. Οι χρόνοι κατεργασίας στις 2 βοηθητικές φάσεις Φ1 και Φ2 είναι T 2 i1 tia tib και i ti ti T 2 2. Εργασία Φάση Η βέλτιστη σειρά είναι: 1, 3, 4, 2, 5. Φάσεις κατεργασίας Εξάρτημα Φ1 Φ Α Β Γ Δ Αρχή Τέλος Αρχή Τέλος Αρχή Τέλος Αρχή Τέλος

77 Συνολικός χρόνος κατεργασίας=26.5 Νεκρός χρόνος= ( )+( )+( )+( )=51.5 ώρες Κόστος C2=5*26.5+2*51.5=235.5 k=3. Οι χρόνοι κατεργασίας στις 2 βοηθητικές φάσεις Φ1 και Φ2 είναι T 3 3 i1 tia tib t και Ti ti ti tib i 2. Εργασία Φάση Φ1 Φ Η βέλτιστη σειρά είναι: 1, 4, 3, 2, 5. Φάσεις κατεργασίας Εξάρτημα Α Β Γ Δ Αρχή Τέλος Αρχή Τέλος Αρχή Τέλος Αρχή Τέλος Συνολικός χρόνος κατεργασίας=25.5 Νεκρός χρόνος= ( )+( )+( )+( )=47.5 ώρες Κόστος C3=5*25.5+2*47.5=222.5 Άρα min(c1, C2, C3)=C3 και συνεπώς η βέλτιστη σειρά είναι 1, 4, 3, 2, 5. 77

78 6. Ολοκληρωμένα Συστήματα Διαχείρισης 6.1 Προγραμματισμός Απαιτήσεων Δυναμικότητας (CRP) Για την υλοποίηση των προγραμμάτων παραγωγής, εκτός από το προγραμματισμό των απαιτήσεων υλικών είναι αναγκαίος και ο προγραμματισμός των απαιτήσεων δυναμικότητας (Capacity Requirements Planning - CRP), δηλαδή ο προγραμματισμός των μέσων που απαιτούνται σε κάθε φάση στη διαδικασία της παραγωγής. Πιο συγκεκριμένα, σ ένα παραγωγικό σύστημα, για τη «φόρτωση» των μηχανών και των γραμμών παραγωγής, δηλαδή για να καθοριστεί το πότε και με τι θα απασχοληθούν, απαιτούνται οι πληροφορίες που παρέχουν το κύριο πρόγραμμα παραγωγής (MPS) και τα προγράμματα των απαιτούμενων υλικών (MRP). Από τα προγράμματα αυτά σε συνδυασμό με τα φασεολόγια και τα διαγράμματα διαδικασίας προκύπτουν αναλυτικά οι ανάγκες σε παραγωγικά μέσα ώστε να εκτελεστεί το πρόγραμμα παραγωγής. Πρόβλεψη Παραγγελίες Συγκεντρωτικός Προγ/σμός Παραγωγής Διαθεσιμότητα πόρων MRP Master Production Schedule (MPS) Όχι, τότε αλλαγή MPS, MRP ή CRP CRP Ρεαλιστικό; Ναι Χρονικός προγ/σμός Ειδικότερα, το φασεολόγιο καθορίζει τις αναγκαίες επεξεργασίες και τα αντίστοιχα παραγωγικά μέσα που απαιτούνται σε κάθε φάση της παραγωγικής διαδικασίας. Τα διαγράμματα διαδικασίας καθορίζουν την ακριβή σειρά, με την οποία θα εκτελεστούν οι κατεργασίες, καθώς και τους απαιτούμενους μοναδιαίους χρόνους κάθε κατεργασίας. Το κύριο πρόγραμμα παραγωγής καθορίζει την ποσότητα και το χρόνο παραγωγής τελικών προϊόντων και με βάση αυτό θα καταρτιστούν τα προγράμματα απαιτούμενων υλικών. Τέλος, τα προγράμματα απαιτούμενων υλικών καθορίζουν τις συνολικές ποσότητες των υλικών, καθώς και το χρόνο που πρέπει να είναι διαθέσιμες. Με τις πληροφορίες αυτές είναι δυνατό να καταρτιστεί το πρόγραμμα των απαιτήσεων δυναμικότητας. Σε πρώτη φάση αθροίζεται ανά περίοδο η αναγκαία δυναμικότητα των όμοιων θέσεων εργασίας για κάθε φάση κατεργασίας. Αυτή την αναγκαία δυναμικότητα πρέπει να την αντιπαραβάλει κανείς με την πραγματικά διαθέσιμη κανονική 78

79 δυναμικότητα. Η κανονική δυναμικότητα ΚΔ ανά περίοδο για μια ομάδα θέσεων εργασίας υπολογίζεται από τον τύπο: όπου Ν πλήθος εργατών ή μηχανών L 100 Τ συνολικός χρόνος απασχόλησης ανά σχεδιασμένη περίοδο L ο μέσος βαθμός απόδοσης Α ο μέσος συντελεστής εκμετάλλευσης, ο οποίος λαμβάνει υπόψη του τις απώλειες χρόνου λόγω μικροβλαβών και εργασιών συντήρησης. Κατά κανόνα θα εμφανιστούν διαφορές μεταξύ της αναγκαίας δυναμικότητας και της κανονικής δυναμικότητας. Αυτές οι διαφορές πρέπει να εξομαλυνθούν με την εναρμόνιση της δυναμικότητας. Έτσι, αν για ένα μεγάλο χρονικό διάστημα προκύπτει υποαπασχόληση ή υπερκάλυψη της δυναμικότητας, τότε κατά το μεσοπρόθεσμο σχεδιασμό της δυναμικότητας θα πρέπει να ληφθούν μέτρα για την προσαρμογή της δυναμικότητας. Για τη βραχυπρόθεσμη εναρμόνιση συνιστάται η μέθοδος της εξίσωσης της δυναμικότητας. Οι τρόποι εναρμόνισης της δυναμικότητας φαίνονται στον παρακάτω πίνακα. Εναρμόνιση υπάρχουσας και απαιτούμενης δυναμικότητας με Προσαρμογή δυναμικότητας Προσαρμογή της υπάρχουσας δυναμικότητας προς την απαιτούμενη δυναμικότητα Αύξηση δυναμικότητας π.χ. υπερωρίες πρόσληψη προσωπικού και μέσων παραγωγής Ελάττωση δυναμικότητας π.χ. ελάττωση χρόνου εργασίας κατάργηση θέσεων εργασίας A Εξίσωση δυναμικότητας Εξίσωση της απαιτούμενης δυναμικότητας με την υπάρχουσα δυναμικότητα Χρονική εξίσωση π.χ. πρόταξη προθεσμιών καθυστέρηση προθεσμιών αλλαγή ποσοτήτων εντολής Τεχνολογική εξίσωση π.χ. εκτροπή προς άλλες θέσεις εργασίας 79

80 Στο παρακάτω σχήμα δίνεται ενδεικτικό παράδειγμα εφαρμογής εναρμόνιση υπάρχουσας (ΚΔ) και απαιτούμενης δυναμικότητας. Χρονοδιάγραμμα διαδρομών Φόρτωση μηχανών Υπεραπασχόληση Δυναμικότητα σε ώρες Υποαπασχόληση Κανονική δυναμικότητα Περίοδος Προσαρμογή δυναμικότητας Προσαρμοσμένη δυναμικότητα Εξίσωση δυναμικότητας Χρονικά μετατοπισμένες ανάγκες δυναμικότητας Κανονική δυναμικότητα Δυναμικότητα σε ώρες Δυναμικότητα σε ώρες Περίοδος Περίοδος Οι τακτικές που χρησιμοποιούνται για την ομαλοποίηση του φορτίου και ελαχιστοποίηση της επίδρασης του μεταβληθέντος χρόνου ολοκλήρωσης: Διαίρεση παρτίδας σπάσιμο της παραγγελίας σε μικρότερες ποσότητες για όλες τις φάσεις παραγωγής. Λειτουργίες διαίρεσης φάσεων αποστολή της παρτίδας σε δύο διαφορετικούς σταθμούς που εκτελούν την ίδια λειτουργία (φάση). Επικάλυψη στέλνοντας κομμάτια στο 2ο σταθμό εργασίας πριν η τρέχουσα παρτίδα ολοκληρωθεί στον 1ο σταθμό εργασίας. Στο επόμενο σχήμα δίνεται ένα παράδειγμα ομαλοποίηση του φορτίου με διαίρεση παρτίδων και μεταφορά σε μετέπειτα περιόδους. 80

81 200 Κανονική δυναμικότητα 200 Η παρτίδα 8 διαιρείται και η παρτίδα 13 μεταφέρεται στην επόμενη περίοδο Κανονική δυναμικότητα Δυναμικότητα σε ώρες Δυναμικότητα σε ώρες Περίοδος Περίοδος Το πρόγραμμα των απαιτήσεων δυναμικότητας διευκολύνεται ιδιαίτερα όταν χρησιμοποιείται ηλεκτρονικός υπολογιστής. Εξάλλου ο Η/Υ είναι απαραίτητος όταν τα υλικά που παρακολουθούνται είναι πολλά, όπως συμβαίνει τις περισσότερες φορές στην πράξη. Ο υπολογιστής επιτρέπει τη γρήγορη επικοινωνία μεταξύ των διαφόρων προγραμμάτων (παραγωγής, απαιτούμενων υλικών, απαιτούμενης δυναμικότητας) και την αλληλοενημέρωση και το συντονισμό τους, όταν για οποιοδήποτε λόγο, συμβούν αλλαγές σε κάποιο πρόγραμμα. Επιτρέπει επίσης να ελεγχθούν οι συνέπειες εναλλακτικών σεναρίων και να επιλεγούν τα σενάρια που δίνουν καλύτερα αποτελέσματα (π.χ. εξομαλυμένο φόρτο, χαμηλό κόστος κ.λπ.). Από τα παραπάνω είναι φανερό ότι ο προγραμματισμός απαιτούμενων υλικών πρέπει να συνδυάζεται με τον προγραμματισμό απαιτήσεων δυναμικότητας, τον προγραμματισμό προμηθειών και τον προγραμματισμό και έλεγχο της παραγωγής. Αυτή η αλληλοεξάρτηση των διαφόρων λειτουργιών δημιουργεί την ανάγκη ύπαρξης ενός αντίστοιχου εργαλείου προγραμματισμού, που είναι ο προγραμματισμός παραγωγικών πόρων MRP II (Manufacturing Resource Planning). 6.2 Προγραμματισμός Παραγωγικών Πόρων (MRP II) Ο προγραμματισμός παραγωγικών πόρων MRP II, σε αντίθεση με τον προγραμματισμό απαιτήσεων υλικών, που αφορά αποκλειστικά τα υλικά που είναι αναγκαία στην παραγωγή και το χρόνο που πρέπει αυτά να είναι διαθέσιμα, αναφέρεται στον προγραμματισμό όλων των συντελεστών της παραγωγής (ανθρωποωρών, μηχανοωρών, εργαλείων κ.λπ.) και των άλλων πόρων που απαιτούνται για να εκτελεστεί το πρόγραμμα παραγωγής. Ο προγραμματισμός 81

82 παραγωγικών πόρων αποτελεί μια λειτουργία που εξασφαλίζει την επικοινωνία, το συντονισμό και τη συνεργασία μεταξύ των διαφόρων τμημάτων της επιχείρησης. Έτσι, η έννοια του προγραμματισμού απαιτούμενων υλικών επεκτείνεται από την απλή αντιμετώπιση των προβλημάτων προγραμματισμού, που δημιουργεί η εξαρτημένη ζήτηση για εξαρτήματα και υλικά, στο συνολικό σύνθετο πρόβλημα οργάνωσης, προγραμματισμού και ελέγχου της επιχείρησης ως παραγωγικό σύστημα. Για τον προγραμματισμό παραγωγικών πόρων έχουν αναπτυχθεί κατάλληλα λογισμικά, που χρησιμοποιείται ευρύτατα από βιομηχανικές αλλά και άλλες επιχειρήσεις (π.χ. εμπορικές) για την υποστήριξη των παραπάνω λειτουργιών. Τυπικά ένα τέτοιο λογισμικό μπορεί να υποστηρίξει τις εξής λειτουργίες: Προγραμματισμό της παραγωγής. Προγραμματισμό των απαιτούμενων υλικών. Διαχείριση προμηθειών (πρώτων και βοηθητικών υλών, εξαρτημάτων και υλικών συσκευασίας). Διαχείριση παραγγελιών. Προγραμματισμό δυναμικότητας (μηχανοωρών και ανθρωποωρών). Έλεγχο παραγωγικότητας (απόδοση μηχανοωρών και ανθρωποωρών και φύρας). Έλεγχο αποθεμάτων και διαχείριση αποθηκών. Παρακολούθηση ενδιάμεσων προϊόντων. Κοστολόγηση παραγόμενων προϊόντων. Προγραμματισμό συντήρησης μηχανημάτων. Οι κυριότερες θετικές συνέπειες από την αξιοποίηση ενός πακέτου MRP II περιλαμβάνουν τον ευχερέστερο προγραμματισμό της εκτέλεσης των παραγγελιών, τη μείωση του κόστους της διαχείρισης αποθεμάτων και της παραγωγής, τη μεγαλύτερη ευελιξία και δυνατότητα προσαρμογής σε συνθήκες μεταβαλλόμενης ζήτησης, τη δυνατότητα μελέτης εναλλακτικών σεναρίων για τη λήψη αποφάσεων μέσω της προσομοίωσης προγραμμάτων παραγωγής και διαχείρισης αποθεμάτων, τον ευχερέστερο εντοπισμό και την αντιμετώπιση προβλημάτων και αναποτελεσματικών διαδικασιών στην εφοδιαστική αλυσίδα και τελικά, την επίτευξη καλύτερων επιπέδων ικανοποίησης του πελάτη. 82

83 6.3 MRP και Just In Time (JIT) Το σύστημα Just In Time, που σε ελεύθερη μετάφραση μπορεί να αποδοθεί ως «ακριβώς τη στιγμή που χρειάζεται» υλοποιεί μια πετυχημένη οργανωτική αντίληψη, που εφαρμόστηκε πρώτα στην ιαπωνική βιομηχανία Toyota κατά τη δεκαετία του 1960, για να βρει στη συνέχεια εφαρμογή σε όλο τον βιομηχανικό κόσμο. Στα συστήματα αυτά τα αποθέματα αντιμετωπίζονται ως πρόβλημα-κλειδί για μια επιτυχημένη διοίκηση. Στην απλούστερη μορφή του το σύστημα αυτό απαιτεί προμήθεια μόνο των αναγκαίων υλικών στις αναγκαίες ποσότητες και στους αναγκαίους χρόνους. Το να παραχθεί μια μονάδα προϊόντος περισσότερο από όσο χρειάζεται είναι το ίδιο κακό με το να παραχθεί μια μονάδα λιγότερο. Το να εκτελεστεί μια παραγγελία μια ημέρα αργότερα είναι το ίδιο κακό με το εκτελεστεί μια μέρα νωρίτερα. Σε ένα σύστημα JIT προσδιορίζονται διάφορες μορφές σπατάλης («muda»), οι οποίες αφορούν αντίστοιχες δραστηριότητες στην παραγωγική διαδικασία που απορροφούν πόρους χωρίς να δημιουργούν αξία: Παραγωγή ελαττωματικών προϊόντων. Υπερπαραγωγή. Αναμονή ενδιάμεσων προϊόντων μεταξύ παραγωγικών φάσεων. Άσκοπες μετακινήσεις υλικών. Άσκοπες μετακινήσεις εργαζομένων. Άσκοπες κατεργασίες λόγω κακού σχεδιασμού εργαλείων και προϊόντος. Αποθεματοποίηση πάνω από τα ελάχιστα απαιτούμενα επίπεδα. Για την αντιμετώπιση αυτών τίθεται ως κύριος στόχος του συστήματος, η μείωση των αποθεμάτων στο ελάχιστο δυνατό επίπεδο, η οποία επιδιώκεται με διάφορους τρόπους. Ένας από αυτούς είναι η μείωση της αβεβαιότητας που χαρακτηρίζει τη ζήτηση. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με τη σύναψη μακροχρόνιων συμφωνιών με προμηθευτές που βρίσκονται κοντά στην περιοχή της επιχείρησης, επιδιώκοντας έτσι να λαμβάνονται μικρές ποσότητες πιο συχνά. Επίσης, στο κομμάτι της παραγωγής παρτίδων ο στόχος είναι η δυνατότητα παραγωγής μικρών παρτίδων και το πέρασμα από την παραγωγή μιας παρτίδας στην επόμενη εύκολα και γρήγορα. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση ευέλικτων συστημάτων παραγωγής (FMS). Για να μπορέσει όμως, το σύστημα JIT να εκπληρώσει τους στόχους του πρέπει να εξασφαλίζει υψηλή 83

84 ποιότητα στις λειτουργίες ολόκληρης της παραγωγικής διαδικασίας με αξιόπιστα και έγκυρα συστήματα ελέγχου ποιότητας. Γενικά, στο σύστημα JIT επιδιώκεται η εξάλειψη δραστηριοτήτων που δεν προσθέτουν αξία στο προϊόν, όπως είναι η προετοιμασία της παραγωγής, η μεταφορά υλικών και οι επισκευές μηχανών, αφού οι χρόνοι προετοιμασίας, μετακίνησης και επισκευής προστίθενται στο χρόνο υστέρησης, δηλαδή στο χρόνο που μεσολαβεί μεταξύ εκδήλωσης της ζήτησης και ικανοποίησής της. Η μείωση των χρόνων και των αποστάσεων μετακίνησης επιτυγχάνεται με σωστή χωροθέτηση και ομαδοποίηση μηχανών και προϊόντων. Η φιλοσοφία ενός συστήματος JIT δεν έρχεται σε αντίθεση με τα συστήματα MRP. Απεναντίας, ενοποιώντας τα δύο συστήματα επιτυγχάνεται μια καλή προσέγγιση μικρών χρονικών περιόδων (π.χ. από βδομάδες σε ημέρες ακόμη και ώρες) και εξισορρόπησης ροής του φορτίου (π.χ. εξισορρόπηση γραμμών συναρμολόγησης). 6.4 Προγραμματισμός Επιχειρηματικών Πόρων (ERP) Τα συστήματα Προγραμματισμού Επιχειρησιακών Πόρων (Enterprise Resource Planning ERP) είναι λογισμικό που υποστηρίζει την οργάνωση και διαχείριση των λειτουργιών μιας επιχείρησης εξασφαλίζοντας στις διάφορες λειτουργικές περιοχές της επιχείρησης τη χρήση μιας κοινής βάσης πληροφοριών. Τα συστήματα ERP αντικαθιστούν πλήθος τοπικών, αυτόνομων, ατεκμηρίωτων, και μη ολοκληρωμένων συστημάτων με ένα ενιαίο, ολοκληρωμένο λογισμικό, που διαιρείται σε ενότητες οι οποίες αντιστοιχούν στις διάφορες λειτουργίες της επιχείρησης. Με τα συστήματα ERP συντονίζονται οι διαδικασίες σε ολόκληρο το επιχειρησιακό σύστημα και υποστηρίζεται η διοίκηση και διαχείριση των πόρων (υλικών, ανθρώπων, μηχανών, κεφαλαίου κ.λπ.). Ένα σύστημα ERP επιτρέπει την ολοκληρωμένη διαχείριση των δεδομένων σε όλη της επιχείρηση, παρακολουθεί και ελέγχει τις διαδικασίες της επιχείρησης και βοηθάει στη λήψη διοικητικών αποφάσεων. 84

85 Η αρχιτεκτονική ενός συστήματος ERP περιλαμβάνει τρία επίπεδα: a) το επίπεδο επικοινωνίας του χρήστη με το σύστημα (εγγραφή και προβολή δεδομένων), b) το επίπεδο εφαρμογής, που περιλαμβάνει τη λογική του συστήματος και συνδέει με κατάλληλους αλγορίθμους τα δεδομένα της βάσης (τρίτο επίπεδο) με το πρώτο επίπεδο και c) το επίπεδο των δεδομένων (σχεσιακή βάση δεδομένων). Τα συστήματα ERP αποτελούν επέκταση των συστημάτων MRP της δεκαετίας του 1970 και MRP II της δεκαετίας του Όμως, ο αντίκτυπος των συστημάτων ERP είναι πολύ πιο σημαντικός αν κρίνει κανείς από τις πωλήσεις των αντίστοιχων εφαρμογών και τη διάδοσή τους στις επιχειρήσεις παγκοσμίως. Από τα πιο διαδεδομένα λογισμικά ERP είναι τα εξής: SAP Oracle (Business Suite) Microsoft (Navision) LogicDIS (Solution ERP, Business ERP) Singular (Enterprise ERP) Altec (Atlantis ERP) Entersoft (Entersoft Business Suite) 85

86 Q&R (Quality & Reliability) (Orama ERP) CGSoft (Thesis ERP) Tradesoft (Ecorama) NCA (NCA ERP) Megasoft (Prismawin) Αντικείμενα ενός συστήματος ERP Τα συστήματα ERP είναι ευέλικτα, δηλαδή μπορούν να προσαρμόζονται στις ανάγκες της επιχείρησης όπου εγκαθίστανται μέσω της κατάλληλης παραμετροποίησης, και κατά κανόνα αποτελούνται από επιμέρους υποσυστήματα (modules). Κάθε υποσύστημα αντιστοιχεί συνήθως σε ένα από τα βασικά τμήματα της επιχείρησης και εκτελεί δραστηριότητες που σχετίζονται με το τμήμα. Τα κυριότερα αφορούν τις εξής λειτουργίες: Προγραμματισμός παραγωγής: έχει ως σκοπό να υποστηρίζει την αξιοποίηση των διαθέσιμων πόρων και την οργάνωση της παραγωγής (προβλέψεις πωλήσεων, καταγραφή παραγγελιών, εκπόνηση προγράμματος παραγωγής, έκδοση εντολών παραγωγής, προγραμματισμός απαιτούμενων υλικών, προγραμματισμός δυναμικότητας, προγραμματισμός συντήρησης). Προμήθειες:έχει ως στόχο να υποστηρίζει τις προμήθειες υλικών (αξιολόγηση και επιλογή προμηθευτών, διαπραγμάτευση τιμών, ανάθεση παραγγελιών, κοστολόγηση). Αποθέματα: έχει ως αντικείμενο τη διαχείριση αποθεμάτων (προσδιορισμός αναγκών, είδος, ποσότητα, χρόνος παραγγελίας, παρακολούθηση κινήσεων, έκδοση αναφορών). Πωλήσεις: έχει ως αντικείμενο την υποστήριξη των πωλήσεων (λήψη παραγγελιών, προγραμματισμός διανομής, αποστολή, τιμολόγηση). Οικονομικά: έχει ως αντικείμενο την συλλογή πληροφοριών από τα διάφορα τμήματα της επιχείρησης (παραγωγή, προμήθειες πωλήσεις, ανθρώπινο δυναμικό) για την ενημέρωση του λογιστηρίου και την έκδοση σχετικών αναφορών (ισολογισμοί, περιοδικές δηλώσεις, άλλες κινήσεις). Ανθρώπινο δυναμικό: έχει ως αντικείμενο την υποστήριξη της διοίκησης του προσωπικού της επιχείρησης με την τήρηση αρχείων προσωπικών και 86

87 επαγγελματικών στοιχείων των εργαζομένων (αξιολόγηση, προαγωγές, πληρωμές κ.λπ.) Τα υποσυστήματα του ERP επικοινωνούν μεταξύ τους ώστε η καταγραφή ενός στοιχείου σε ένα από αυτά να συνεπάγεται την αυτόματη ενημέρωση των υπολοίπων Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα ενός ERP Τα συστήματα ERP έχουν ορισμένα σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι άλλων συστημάτων διαχείρισης: Το κυριότερο είναι η ολοκλήρωση όλων των διαδικασιών μιας επιχείρησης (εφοδιαστική αλυσίδα, προγραμματισμός παραγωγής, υπόλοιπες διοικητικές λειτουργίες) σε ένα μοναδικό σύστημα. Ενοποίηση όλων των αρχείων δεδομένων σε μία μοναδική βάση δεδομένων. Δυνατότητα επανασχεδιασμού υφιστάμενων διαδικασιών και την ενσωμάτωση νέων. Βελτίωση της επικοινωνία και αύξηση της συνεργασία μεταξύ των διαφόρων επιχειρηματικών μονάδων και πλευρών. Στρατηγικά πλεονεκτήματα έναντι των διαφόρων ανταγωνιστών. Όμως τα συστήματα ERP δεν είναι απαλλαγμένα από μειονεκτήματα: Η αγορά ενός ERP συστήματος έχει πολύ μεγάλο κόστος και ακόμη πολύ πιο υψηλό είναι το κόστος για τη συντήρηση του. Η εγκατάσταση και ανάπτυξη του σε μια επιχείρηση μπορεί να επιφέρει μεγάλες αλλαγές στον τρόπο οργάνωσης και λειτουργίας της επιχείρησης. Είναι τόσο πολύπλοκο στον προγραμματισμό του στη φάση ανάπτυξης που πολλές επιχειρήσεις δεν μπορούν να το προσαρμόσουν τελικά στις δικές τους επιχειρηματικές ανάγκες. Λόγω της πολυπλοκότητας της, η όλη διαδικασία ανάπτυξης μπορεί και να μη ολοκληρωθεί ποτέ. Η εξειδίκευση και εμπειρία στελεχών στον προγραμματισμό και διαχείριση ERP συστημάτων είναι πολύ περιορισμένη. 87

88 7. Προγραμματισμός και έλεγχος Αποθεμάτων Απόθεμα είναι το σύνολο των υλικών που κάποια επιχείρηση διατηρεί προκειμένου να τα χρησιμοποιήσει στο μέλλον και να κάνει έτσι ομαλή και αποτελεσματική τη λειτουργία της. Σ ένα εργοστάσιο θα βρούμε αποθέματα πρώτων υλών, αποθέματα σε διάφορες ενδιάμεσες φάσεις της παραγωγικής διαδικασίας και τέλος αποθέματα από έτοιμα προϊόντα. Είναι γνωστό από την πράξη ότι όταν το μέγεθος του αποθέματος το καθορίζουμε αυθαίρετα, ή έστω με βάση την πείρα, δεν έχουμε ικανοποιητικά αποτελέσματα γιατί συχνά παρατηρείται είτε έλλειψη του αποθέματος, είτε υπερεπάρκεια. Τόσο η έλλειψη, όσο και η υπερεπάρκεια έχουν οικονομικές συνέπειες. Συνεπώς, σ ένα εργοστάσιο θα πρέπει να υπάρχει ορισμένο μέγεθος αποθέματος, για το οποίο οι δύο οικονομικές απώλειες (λόγω έλλειψης και λόγω υπερεπάρκειας) να γίνονται ελάχιστες. Το πρόβλημα αυτό, αν και φαινομενικά απλό, γίνεται πολύπλοκο στην πράξη, γιατί τα διάφορα τμήματα ενός εργοστασίου προσπαθούν να απαντήσουν πάνω σ αυτό απ τη δική τους σκοπιά. Το τμήμα πωλήσεων δεν θέλει να αναγκάζονται οι πελάτες να περιμένουν. Το τμήμα παραγωγής θέλει να υπάρχει μεγάλη και συνεχής περίοδος παραγωγής για κάθε προϊόν, ώστε να εξασφαλίζεται μικρό κόστος παραγωγής. Το οικονομικό τμήμα δεν θέλει μεγάλα αποθέματα γιατί δεσμεύονται κεφάλαια, κτλ. Οι στόχοι αυτοί που βασικά σημαίνουν: καλύτερη εξυπηρέτηση πελατών, μικρότερο κόστος παραγωγής, μικρότερο κόστος δεσμευμένου κεφαλαίου σε αποθέματα κτλ, αλληλοσυγκρούονται. Με τον προγραμματισμό και τον έλεγχο αποθεμάτων επιδιώκουμε να διαμορφώσουμε κατάλληλους κανόνες για τη διακίνηση των αποθεμάτων. Τους κανόνες αυτούς τους βρίσκουμε από τη μαθηματική διερεύνηση της χρονικής και ποσοτικής διακίνησης του αποθέματος. Εκφράζουμε με μια μαθηματική συνάρτηση το συνολικό κόστος διαχείρισης του αποθέματος στη διάρκεια ορισμένης χρονικής περιόδου. Στη συνάρτηση αυτή εισάγουμε τα στοιχεία κόστους: κόστος παραγγελίας κόστος διατήρηση του αποθέματος κόστος έλλειψης αποθέματος 88

89 Ένα σύστημα προγραμματισμού και ελέγχου αποθέματος γίνεται συγκεκριμένο όταν έχουμε καθορίζει την ποσότητα που θα παραγγείλουμε και το χρόνο στον οποίο θα δοθεί αυτή η παραγγελία (λαμβάνοντας υπόψη και το χρόνο ικανοποίησης της παραγγελίας). Συνήθως το χρόνο παραγγελίας τον αντιστοιχούμε σε μια στάθμη του αποθέματος στην οποία όταν πέσει το απόθεμα δίνουμε την παραγγελία. Τα μεγέθη αυτά εξαρτώνται τόσο από τα στοιχεία κόστους που αναφέραμε όσο και από τα χαρακτηριστικά της ζήτησης και του χρόνου ικανοποίησης της παραγγελίας. Στο παρόν μάθημα δεν θα ασχοληθούμε περισσότερο με τεχνικές μοντελοποίησης και επίλυσης προβλημάτων διαχείρισης των αποθεμάτων γιατί οι φοιτητές έχουν ασχοληθεί ήδη αναλυτικά σε άλλο μάθημα (Οργάνωση Παραγωγής). 89

90 8. Έλεγχος Ποιότητας Η ποιότητα είναι μια πολυσύνθετη έννοια στην οποία έχουν δοθεί διάφοροι ορισμοί. Σύμφωνα με το διεθνές πρότυπο ISO8402 (1986): Ποιότητα είναι το σύνολο των ιδιοτήτων και χαρακτηριστικών ενός προϊόντος, διαδικασίας ή υπηρεσίας που καθορίζουν την ικανότητα ανταπόκρισης σε δηλωμένες ή εννοούμενες ανάγκες. Είναι κοινά αποδεκτό ότι υπάρχουν δύο γενικές πλευρές της ποιότητας: ποιότητα σχεδιασμού και ποιότητα κατασκευής. Η ποιότητα σχεδιασμού (quality of design) αναφέρεται στα κύρια χαρακτηριστικά του προϊόντος. Διαφορές στην ποιότητα σχεδιασμού ομοειδών προϊόντων είναι αποτέλεσμα συνειδητών επιλογών της διοίκησης της επιχείρησης και ανάλογων επιλογών κατά τη φάση του σχεδιασμού του προϊόντος (π.χ. ένα πολυτελές αυτοκίνητο έχει διαφορά στην ποιότητα από ένα αντίστοιχο οικονομικό αυτοκίνητο). Η επιλογή ορισμένης ποιότητας σχεδιασμού είναι απόφαση της επιχείρησης στρατηγικής σημασίας γιατί προσδιορίζει το τμήμα της αγοράς στο οποίο απευθύνεται το προϊόν. Ποιότητα κατασκευής (manufactured quality) είναι ο βαθμός συμμόρφωσης προς τις προδιαγραφές που προβλέπει ο σχεδιασμός του προϊόντος. Η ποιότητα κατασκευής είναι το αντικείμενο του ελέγχου ποιότητας (quality control) και της διασφάλισης της ποιότητας (quality assurance), που σύμφωνα με το ISO 9000 (1994) ορίζονται ως εξής: «Έλεγχος ποιότητας είναι οι επιχειρησιακές τεχνικές και δραστηριότητες που χρησιμοποιούνται για να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις ποιότητας.» «Διασφάλιση ποιότητας είναι όλες εκείνες οι προγραμματισμένες και συστηματικές ενέργειες, που είναι απαραίτητες για να εξασφαλίζουν επαρκώς ότι ένα προϊόν ή υπηρεσία θα ανταποκριθούν σε δεδομένες απαιτήσεις για ποιότητα.» 8.1 Ιστορικά στοιχεία Ο έλέγχος της ποιότητας των προϊόντων έχει μακρόχρονη ιστορία. Σε μεγάλο βαθμό εκεί αποσκοπούσαν οι περίοδοι μαθητείας των παραγιών στο μεσαίωνα. Στη σύγχρονη εποχή πήρε τη μορφή των περιοδικών επιθεωρήσεων των εργοστασίων την καθιέρωση νόμων και κανονισμών για τα υλικά, τον τρόπο κατασκευής κτλ. 90

91 Από τη δεκαετία του 40 άρχισαν να εφαρμόζονται συστηματικά και σε ευρεία κλίμακα στατιστικές μέθοδοι στον έλεγχο της ποιότητας. Σημαντική ώθηση έδωσε η ανακάλυψη των διαγραμμάτων ή πινάκων ελέγχου των εργαστηρίων Bell (1924). Την ίδια περίοδο οι Dodge και Romig δημοσίευσαν μια σειρά εργασιών για τη δειγματοληπτική επιθεώρηση των προϊόντων. Μαζί με την Αμερικανική Ένωση Ελέγχου και Υλικών και την Ένωση Αμερικανών Μηχανολόγων Μηχανικών προσπάθησαν να διαδώσουν τις καινούργιες ιδέες. Αρχικά δεν πέτυχαν γιατί η τάση που επικρατούσε ήταν να βελτιώσουν στο έπακρο τις διάφορες τεχνικές μεθόδους πιστεύοντας ότι έτσι θα εξαλείψουν τον παράγοντα «τύχη» από την παραγωγική διαδικασία. Φυσικά στις δυσκολίες συντελούσε και η καθυστέρηση της στατιστικής που τότε άρχιζε να στέκεται στα πόδια της σαν επιστημονικός κλάδος. Η αδιαφορία για τις νέες μεθόδους ανατράπηκε με την έναρξη του Β παγκόσμιου πολέμου. Οι στρατιωτικές υπηρεσίες των ΗΠΑ οργάνωσαν ομάδες από ειδικούς επιστήμονες που ανέλαβαν να σχεδιάσουν «επιστημονικά» διαδικασίες δειγματοληπτικού ελέγχου. Οι προσπάθειες αυτές οδήγησαν στη διατύπωση συγκεκριμένων κανόνων ποιοτικού ελέγχου, που συνοψίστηκαν σε στρατιωτικούς κανονισμούς και εκδόσεις. Τα πρώτα βιβλία, εγχειρίδια προήλθαν από τέτοιες υπηρεσίες. Σημαντικές ανακαλύψεις έμειναν απόρρητες για μεγάλο χρονικό διάστημα (π.χ. η σημαντική συμβολή του μεγάλου στατιστικού Wald στον έλεγχο ποιότητας με την ανακάλυψη της «εξακολουθητικής» δειγματοληψίας). Την ίδια περίοδο παράλληλες εξελίξεις σημειώθηκαν και στη Μ. Βρετανία όπου μάλιστα στατιστικές μέθοδοι άρχισαν να εφαρμόζονται σε πλατιά κλίμακα στην παραγωγή (υφαντουργία, χημική βιομηχανία, άνθρακας κλπ). Σήμερα όλες οι αναπτυγμένες βιομηχανικά χώρες εφαρμόζουν στατιστικές μεθόδους στον Έλεγχο Ποιότητας των προϊόντων. Κρατικοί και διακρατικοί οργανισμοί αναλαμβάνουν να συνοψίσουν συστηματικά τις μεθόδους αυτές σε εγχειρίδια, καταλόγους κανονισμούς κτλ. 8.2 Η έννοια του Ελέγχου Ποιότητας και τα εργαλεία του Η μεταβλητότητα σε μια παραγωγική διαδικασία οφείλεται σε δύο παράγοντες: συστηματική και τυχαία. Συστηματική είναι η μεταβλητότητα που οφείλεται σε παράγοντες εύκολα αναγνωρίσιμους και με διακρινόμενα αίτια (π.χ. η διαφορά του προϊόντος ανάμεσα σε νυχτερινή και πρωινή βάρδια). Τυχαία είναι η μεταβλητότητα 91

92 που οφείλεται σε δυσδιάκριτους λόγους, που δεν είναι οικονομικά συμφέρον να ανακαλύψουμε ή δεν γνωρίζουμε καν. Όταν αφαιρέσουμε τη δράση όλων των ευδιάκριτων παραγόντων που επηρεάζουν την παραγωγική διαδικασία μπορούμε να θεωρήσουμε ότι αυτή συμπεριφέρεται κατά στατιστικά τυχαίο τρόπο. Θα λέμε τότε, ότι η διαδικασία βρίσκεται κάτω από έλεγχο. Σπάνια μια διαδικασία βρίσκεται σε τέτοια κατάσταση. Παρόλα αυτά είναι δυνατόν να φέρουμε μια παραγωγική διαδικασία σε κατάσταση αρκετά κοντά στην «ελεγχόμενη» όπου οι μεταβολές οφείλονται στη δράση τυχαίων παραγόντων. Τότε μπορούμε να βρούμε την κατανομή της πιθανότητας των τυχαίων μεταβλητών. Με άλλα λόγια θα λέμε ότι η διαδικασία βρίσκεται υπό έλεγχο αν παραμένει μέσα σε κάποια «όρια ποιότητας» που καθορίζονται από την κατανομή αυτής της πιθανότητας. Μια τέτοια κατάσταση είναι επιθυμητή για τους εξής λόγους: Η παραγωγική διαδικασία μπορεί να αναλυθεί με μαθηματικά κριτήρια. Άρα οδηγεί στη δυνατότητα ενός πολύ αποτελεσματικού ελέγχου των αποτελεσμάτων της. Βοηθά στη βελτίωση της ποιότητας των προϊόντων καθώς και στην ανάπτυξη νέων τεχνολογιών Βοηθά στην ομοιομορφία των προϊόντων (σταθερή ποιότητα) Κάνει εύκολο τον τελικό έλεγχο της ποιότητας του εξερχόμενου προϊόντος. 8.3 Κλάδοι του Ελέγχου Ποιότητας Οι δύο κλασικοί κλάδοι του ελέγχου ποιότητας είναι: α) Έλεγχος στη διάρκεια της παραγωγής (Έλεγχος Παραγωγικής Διαδικασίας) β) Δειγματοληπτικός έλεγχος αποδοχής του προϊόντος (Έλεγχος Αποδοχής Προϊόντος) Η διάκριση δεν είναι αυστηρή και αφορά κυρίως τις περιοχές εφαρμογής και όχι τα μαθηματικά εργαλεία που χρησιμοποιούνται. Ο έλεγχος παραγωγικής διαδικασίας πραγματοποιείται κυρίως με τη βοήθεια πινάκων ή διαγραμμάτων ελέγχου (control charts). Αφορά διαδικασίες οι οποίες βρίσκονται υπό έλεγχο. Ο έλεγχος προϊόντος έχει σαν στόχο την κατασκευή κατάλληλων δειγματοληπτικών σχεδίων για την αποδοχή ή απόρριψη κάποιας παρτίδας προϊόντος. Το σχέδιο 92

93 περιλαμβάνει τον αριθμό (μέγεθος) του δείγματος, τον τρόπο απόρριψης ή αποδοχής (κριτήριο) καθώς και αν το δείγμα θα είναι απλό, πολλαπλό κτλ. Ο έλεγχος διαδικασίας θα πρέπει να ελαχιστοποιεί την πιθανότητα δύο τύπων λαθών: α) αναζήτηση προβλήματος στην παραγωγική διαδικασία όταν δεν υπάρχει και β) μη αναζήτηση προβλήματος όταν υπάρχει. Ο έλεγχος προϊόντος θα πρέπει να είναι αποτελεσματικός όσον αφορά διάφορα κριτήρια, π.χ. ελαχιστοποιεί την πιθανότητα απόρριψης μιας «καλής» παρτίδας ελαχιστοποιεί την πιθανότητα αποδοχής μιας «κακής» παρτίδας να κρατά τη μέση ποιότητα του προϊόντος που φεύγει μέσα σε κάποια προδιαγεγραμμένα πλαίσια να ελαχιστοποιεί το απαιτούμενο μέγεθος (και άρα κόστος) επιθεώρησης. Και στους δύο κλάδους έχουμε μια διάκριση: ο έλεγχος γίνεται μέσω χαρακτηριστικών (control by attributes) ή μέσω μεταβλητών (control by variables). Αν το προϊόν ελέγχεται σε σχέση με κάποιο «ποιοτικό» χαρακτηριστικό του, τότε έχουμε έλεγχο μέσω χαρακτηριστικών. Οπότε το προϊόν είτε συμφωνεί με τις προδιαγραφές (καλό) ή όχι (κακό). Έλεγχος μέσω χαρακτηριστικών μπορεί να γίνεται αν θέλουμε να κάνουμε οικονομία (μετρήσεις δαπανηρές, περίπλοκες κλπ) ή αν η ακρίβεια του οργάνου μέτρησης είναι ανεπαρκής ή δεν υπάρχει όργανο μέτρησης. Ο έλεγχος μέσω μεταβλητών αφορά διαδικασίες ελέγχου όπου γίνονται μετρήσεις και χρησιμοποιούνται αριθμητικά δεδομένα στη λήψη αποφάσεων. Ο έλεγχος μέσω μεταβλητών είναι πιο πολύπλοκος αλλά συνήθως πιο αποτελεσματικός. Στη συνέχεια θα ασχοληθούμε εκτενέστερα με τον έλεγχο παραγωγικής διαδικασίας και ειδικότερα με τα διαγράμματα ελέγχου (ΔΕ). 8.4 Διαγράμματα Ελέγχου (Control Charts) Με τις τεχνικές του ελέγχου της παραγωγικής διαδικασίας, αντί να ελέγχεται το τελικό προϊόν ώστε να γίνει διαχωρισμός των ελαττωματικών από τα «καλά» προϊόντα, επιχειρείται η εξασφάλιση της ομαλής λειτουργίας της ίδιας της παραγωγικής διαδικασίας με σκοπό την πρόληψη της δημιουργίας ελαττωματικών. Όπως αναφέραμε ήδη, μια παραγωγική διαδικασία βρίσκεται σε «κατάσταση ελέγχου» όταν οι διακυμάνσεις στην ποιότητα του προϊόντος είναι τυχαίες. Αν οι 93

94 παραγωγική διαδικασία λοιπόν βρίσκεται σε «κατάσταση ελέγχου» τότε οι παράμετροι που μετράνε την ποιότητα του προϊόντος θα είναι τυχαίες μεταβλητές. Η ιδέα πίσω από τα διαγράμματα ελέγχου είναι απλή: αν παρατηρηθούν διακυμάνσεις στην ποιότητα στατιστικά «απίθανες» τότε η παραγωγική διαδικασία είναι εκτός ελέγχου. Για να διαπιστώσουμε «απίθανες» διακυμάνσεις θα πρέπει να γνωρίζουμε τα όρια του «πιθανού» και να μπορούμε να εκτιμήσουμε τα σφάλματα. Όταν διαπιστωθεί ότι η παραγωγική διαδικασία έχει ξεφύγει από τον έλεγχο θα πρέπει να εντοπιστούν τα αίτια και να εξαλειφθούν. Τέτοια αίτια είναι συνήθως: α) διαφορές ανάμεσα στις μηχανές, β) διαφορές ανάμεσα στους εργάτες, γ) διαφορές στην ποιότητα της πρώτης ύλης, δ) διαφορές των παραπάνω συναρτήσει του χρόνου. Η μέθοδος που θα δούμε για τον έλεγχο της παραγωγικής διαδικασίας είναι τα διαγράμματα ελέγχου η οποία σε γενικές γραμμές περιγράφεται ως εξής: Σε τακτά χρονικά διαστήματα ελέγχουμε την παραγωγική διαδικασία παίρνοντας δείγματα και υπολογίζοντας κάποια παράμετρο Χ που μετράει την ποιότητα του προϊόντος (π.χ. ποσοστό ελαττωματικών, μέση τιμή κάποιου μεγέθους (μέσος μήκος κυλίνδρου) κτλ.). Αν υποθέσουμε ότι γνωρίζουμε ότι η Χ ακολουθεί την κανονική κατανομή τότε μπορούμε να εκτιμήσουμε τη μέση τιμή μ και τη διασπορά της σ 2 από τα δείγματα ( x, s 2 ( xi x) ). Η μάζα πιθανότητας που περικλείεται στο n διάστημα (μ-3σ, μ+3σ) θα είναι Άρα η πιθανότητα να δούμε μια τιμή της τ.μ. Χ που να είναι μεγαλύτερη από μ+3σ θα είναι (το ίδιο και για Χ μικρότερο του μ-3σ). Ονομάζουμε λοιπόν το μ-3σ Κάτω Φράγμα Ελέγχου (ΚΦΕ) και το μ+3σ Άνω Φράγμα Ελέγχου (ΑΦΕ). Τη διαδικασία της δειγματοληψίας μπορούμε να την παραστήσουμε με το εξής διάγραμμα: 94

95 X AΦΕ μ ΚΦΕ Στον οριζόντιο άξονα μετράμε το χρόνο t και στον κατακόρυφο τις διάφορες τιμές του Χ. Περιμένουμε ότι το 99.74% των παρατηρήσεων θα πέφτει μέσα στις δύο παράλληλες «ζώνες» που καθορίζονται από τις γραμμές του ΑΦΕ, μέσου, και ΚΦΕ. Η πιθανότητα μια παρατήρηση να είναι έξω από τις δύο αυτές ζώνες είναι (περίπου δύο στα χίλια). Αν λοιπόν δούμε μια παρατήρηση έξω από τα όρια τότε, είτε βρισκόμαστε στο εξαιρετικά σπάνιο γεγονός η διαδικασία να είναι σε κατάσταση ελέγχου και να είδαμε κάποιο «ακρότατο», ή η υπόθεση ότι η διαδικασία είναι σε κατάσταση ελέγχου είναι εσφαλμένη. Αν αποφασίσουμε ότι η δεύτερη εξήγηση είναι η σωστή τότε η πιθανότητα να κάνουμε λάθος είναι ακριβώς Άρα είμαστε διατεθειμένοι να ρισκάρουμε. Επομένως η κατάσταση της παραγωγικής διαδικασίας λέμε ότι βρίσκεται εκτός ελέγχου αν: - Παρατηρήσουμε κάποιο σημείο στο διάγραμμα ελέγχου έξω από τα όρια (ΑΦΕ, ΚΦΕ) - Η ανάλυση του διαγράμματος ελέγχου σύμφωνα με τη θεωρία των διαδρομών οδηγεί στο συμπέρασμα της «μη τυχαιότητας». t 8.5 Έλεγχος τυχαιότητας μιας διαδικασίας με βάση τις διαδρομές Διαδρομή ονομάζουμε μια ακολουθία από αντικείμενα της ίδιας κατηγορίας. Στη συνέχεια ας δούμε μέσω ενός παραδείγματος πως ελέγχουμε την τυχαιότητα μιας διαδικασίας. Στο παρακάτω διάγραμμα σημειώνεται το ποσοστό των ελαττωματικών για το τμήμα της πρέσας ενός εργοστασίου αεροπλάνων για 34 εβδομάδες (34 σημεία). 95

96 p Η οριζόντια γραμμή εκφράζει το μέσο όρο των 34 σημείων και χωρίζει τα σημεία σε δύο κατηγορίες: «πάνω» από τη γραμμή και «κάτω» από τη γραμμή. Τότε, κάθε ακολουθία σημείων πάνω από τη γραμμή εκπροσωπεί μια «διαδρομή πάνω από τον μέσο όριο». Αντίστοιχα ορίζουμε τις «διαδρομές κάτω από τον μέσο όρο». Στο παράδειγμα έχουμε 8 διαδρομές πάνω από το μέσο όρο και 7 διαδρομές κάτω από το μέσο όρο. Στο ίδιο παράδειγμα μπορούμε να θεωρήσουμε σαν «αντικείμενα» όχι τα σημεία αλλά τα ευθύγραμμα τμήματα που τα ενώνουν. Αυτά χωρίζονται σε δύο κατηγορίες. Σ εκείνα που έχουν θετική κλίση και σ εκείνα που έχουν αρνητική κλίση (τμήματα με κλίση 0 δεν υπολογίζονται). Τώρα οι διαδρομές αναφέρονται σε ακολουθίες αυξήσεων της τιμής ή σε ακολουθίες μειώσεων. Μιλάμε λοιπόν για «διαδρομές προς τα πάνω» και «διαδρομές προς τα κάτω». (Στο παράδειγμα έχουμε 9 διαδρομές προς τα πάνω και 9 προς τα κάτω.) Οι διαδρομές που εμφανίζονται σε μια ακολουθία δεδομένων είναι μέτρο «τυχαιότητας» των δεδομένων αυτών. Πολλές διαδρομές σημαίνουν «αρκετή τυχαιότητα», ενώ λίγες διαδρομές μας κάνουν να υποψιαζόμαστε «έλλειψη τυχαιότητας» και επομένως έλλειψη κατάστασης ελέγχου. Απάντηση στο «πολλές» ή «λίγες» διαδρομές δίνουν οι Πίνακες Ν1, Ν2 και Ν3. Συγκεκριμένα στο παράδειγμα μας έχουμε 8 διαδρομές πάνω από το μέσο όρο και 7 κάτω (σύνολο 15 διαδρομές). Ο αριθμός των σημείων πάνω από το μέσο όρο είναι 14 και κάτω από το μέσο όρο 20. Ονομάζουμε r=min(14,20)=14 και s=max(14,20)=20. Από τον πίνακα Ν1 βρίσκουμε για r=14 και s=20 την τιμή 9. Επειδή ο συνολικός αριθμός των διαδρομών είναι 15 άρα δεχόμαστε την τυχαιότητα σε επίπεδο Δηλαδή, αν η διαδικασία είναι t 96

97 τυχαία η πιθανότητα να δούμε 9 ή λιγότερες διαδρομές είναι Θα απορρίπταμε την τυχαιότητα αν ο συνολικός αριθμός των διαδρομών ήταν μικρότερος ή ίσος του ορίου. Το ίδιο συμπέρασμα καταλήγουμε και αν χρησιμοποιήσουμε τον πίνακα Ν2 (επίπεδο 0.05 και όριο 12). Η ίδια ανάλυση μπορεί να γίνει αν χρησιμοποιήσουμε τις διαδρομές προς τα πάνω και προς τα κάτω. Ο έλεγχος τυχαιότητας μπορεί να στηριχτεί και στην κατανομή της μακρύτερης διαδρομής. Ο πίνακας P δίνει τα αντίστοιχα όρια σε επίπεδο 0.05, 0.01 και Τώρα βέβαια για να ελέγξουμε την υπόθεση της τυχαιότητας εξετάζουμε τα «μήκη» και όχι το συνολικό αριθμό των διαδρομών. Χρησιμοποιώντας τη διάμεσο χωρίζουμε τα δεδομένα σε δύο ισάριθμες κατηγορίες («άνω» και «κάτω» από τη διάμεσο). Αν ο αριθμός των σημείων είναι περιττός θα παραλείψουμε κάποια τιμή (ίση με τη διάμεσο). Αν έχουμε πολλά σημεία ίσα με τη διάμεσο τότε τα μοιράζουμε «άνω» και «κάτω» σύμφωνα με τον κανόνα που λέει: να προσπαθούμε να αυξάνουμε το μήκος των μικρότερων αντί των μακρύτερων διαδρομών. Και πάλι θα απορρίψουμε την τυχαιότητα αν στη σύγκριση με τον πίνακα P διαπιστώσουμε μεγάλη πιθανότητα έλλειψης τυχαιότητας. Βέβαια τώρα «μεγάλες» (μακριές) διαδρομές σημαίνουν έλλειψη τυχαιότητας. Άρα απορρίπτουμε αν η πιο μακριά διαδρομή ξεπεράσει (ή συμπέσει με) το αντίστοιχο όριο. Ο έλεγχος τυχαιότητας με βάση τις διαδρομές έχει ενσωματωθεί πλέον σ όλα τα στατιστικά πακέτα και η παραπάνω ανάλυση μπορεί πολύ εύκολα να γίνει χρησιμοποιώντας κάποιο από αυτά (Βλ. Παράρτημα). 8.6 Διαγράμματα ελέγχου μέσω χαρακτηριστικών ΔΕ για ποσοστό ελαττωματικών(p-δε) Ποσοστό ελαττωματικών p είναι ο λόγος του αριθμού των ελαττωματικών μονάδων προς το συνολικό αριθμό των προϊόντων. Το ποσοστό ελαττωματικών στο δείγμα, το συμβολίζουμε ~ p (τώρα παίζει το ρόλο της τ.μ. Χ) ακολουθεί την κανονική κατανομή με μέση τιμή p και διασπορά p ( 1 p). Άρα τα όρια θα είναι: n A p 3 p 3 p(1 p) n p(1 p) n 97

98 Στη συνέχεια παρουσιάζουμε, μέσω ενός παραδείγματος, τον τρόπο που στήνουμε ένα διάγραμμα ελέγχου και πως το χρησιμοποιούμε στη συνέχεια. Παράδειγμα: Ο παρακάτω πίνακας αφορά τον αριθμό των ελαττωματικών που βρέθηκαν σε επιθεωρήσεις δειγμάτων μεγέθους 50 κομματιών από την καθημερινή παραγωγή του τμήματος ενός εργοστασίου που κατασκευάζει σκελετούς του πλαϊνού τμήματος βαγονιών. Ζητάμε να κατασκευάσουμε ένα διάγραμμα ελέγχου του ποσοστού ελαττωματικών κομματιών. Μέρα Αριθμός Ελαττωματικών Μέρα Αριθμός Ελαττωματικών Απρίλιος Μάιος Μάιος Καταρχήν θέλουμε να δούμε αν η παραγωγική διαδικασία βρίσκεται σε κατάσταση ελέγχου. Χρησιμοποιώντας τα στοιχεία των 28 ημερών εκτιμούμε το p. 28 ό ώ i έ ~ i p X Άρα, αν υποθέσουμε ότι η παραγωγική διαδικασία βρίσκεται κάτω από έλεγχο η κεντρική γραμμή θα είναι p=0.291 και ΑΦΕ= *0.064=0.483, ΚΦΕ= p(1 p) 0.291* *0.064=0.099 ( ). Οδηγούμαστε έτσι στο n 50 παρακάτω διάγραμμα 98

99 0.7 1 Proportion UCL= P= LCL= Sample Number 30 Είναι φανερό ότι η διαδικασία δεν βρίσκεται σε κατάσταση ελέγχου. Άρα αφού επιθυμούμε να τη θέσουμε υπό έλεγχο, το επόμενο βήμα θα είναι να ερευνήσουμε τα πιθανά αίτια που δημιουργούν αποκλίσεις πάνω από το ΑΦΕ και κάτω από το ΚΦΕ. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα ας υποθέσουμε ότι συγκεκριμένη διερεύνηση των αιτιών απέδειξε ότι: στις 2 και 7 Μαΐου χρησιμοποιήθηκαν σε μεγάλη κλίμακα ανειδίκευτοι εργάτες και ο επιστάτης αποδίδει εκεί τις αποκλίσεις των 2 και 3 Μαΐου και των 7 και 8 Μαΐου. Επίσης, στην επανεξέταση των δεδομένων διαπιστώνεται ότι στις 12 Μαΐου είχαμε 7 ελαττωματικά και όχι 3 όπως κατά λάθος καταγράφηκε. Σαν μέτρο αποφασίζεται όλοι οι καινούργιοι εργάτες να εκπαιδεύονται με ταχύρυθμα μαθήματα. Για τα υπόλοιπα σημεία που ξέφυγαν από τα όρια δεν βρέθηκε εξήγηση. Στο σημείο αυτό ξεσκαρτάρουμε όλα τα σημεία που βρέθηκε εξήγηση και θεωρείται ικανοποιητική, διορθώνουμε και της 12 Μαΐου και αναθεωρούμε το αρχικό διάγραμμα. Νέα στοιχεία: 24 ό ώ i έ ~ i p X ΑΦΕ= *0.061=0.43 και ΚΦΕ= *0.061=0.064 Άρα το καινούργιο διάγραμμα είναι: 99

100 UCL= Proportion P= LCL= Sample Number Τώρα όλα τα σημεία είναι μέσα στα καινούργια όρια εκτός από της 6 ης και 18 ης Μαΐου. Μια και η διακύμανση αυτή δεν μπορεί να εξηγηθεί, πριν επιμείνουμε στην αναζήτηση αιτιών γι αυτήν, προχωράμε στην εξέταση του ΔΕ από την άποψη διαδρομών. Αν αυτές δείξουν ότι η διαδικασία είναι εκτός ελέγχου, τότε θα ξαναψάξουμε για τα αίτια της διακύμανσης. Αν όμως οι έλεγχοι μέσω των διαδρομών δεν μπορούν να αποκλείσουν την τυχαιότητα, τότε θα ξεκινήσουμε τον έλεγχο της παραγωγικής διαδικασίας με αυτά τα όρια. Έχουμε συνολικά 24 σημεία, 10 πάνω από τη γραμμή και 14 κάτω. Άρα στους πίνακες Ν1 και Ν2 παίρνουμε r=10 και s=14. Οι συνολικές διαδρομές είναι 9 (5 κάτω από τη γραμμή και 4 πάνω). Τα όρια από τους πίνακες είναι 8 (σε επίπεδο 0.05 και 6 σε επίπεδο (0.005). Άρα δεν μπορεί να αποκλειστεί η τυχαιότητα. Επίσης έχουμε συνολικά 11 διαδρομές προς τα πάνω ή προς τα κάτω, ενώ υπάρχουν 13 αυξήσεις, 9 μειώσεις και 1 «όχι αλλαγή» (1 και 4 Μαΐου). Άρα r=9, s=13 και τα όρια είναι 5 (για επίπεδο 0.005) και 7 (για επίπεδο 0.05). Και πάλι δεν μπορούμε να αποκλείσουμε ότι οι διακυμάνσεις οφείλονται στη δράση τυχαίων παραγόντων. Στο ίδιο συμπέρασμα καταλήγουμε και αν εξετάσουμε τη μακρύτερη διαδρομή. Επομένως η θεωρία των διαδρομών δείχνει ότι οι διακυμάνσεις στην ποιότητα πιθανόν να οφείλονται στη δράση τυχαίων παραγόντων. 100

101 8.6.2 ΔΕ για τον αριθμό των ελαττωμάτων ανά μονάδα προϊόντος(c-δε) Πολλές φορές ενδιαφερόμαστε για τον αριθμό των ελαττωμάτων ανά μονάδα προϊόντος και όχι για τον αριθμό των ελαττωματικών προϊόντων. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα αν το προϊόν είναι κάποια πολύπλοκη συσκευή (τηλεόραση, ψυγείο, αυτοκίνητο κτλ.) που μπορεί να παρουσιάζει ελάττωμα σε πολλά διαφορετικά εξαρτήματα της. Επίσης αν το προϊόν δεν έχει νόημα να χωριστεί σε κομμάτια (π.χ. ύφασμα, μουσαμάδες κτλ) οπότε ενδιαφερόμαστε για τον αριθμό των ελαττωμάτων ανά μονάδα προϊόντος. Έστω Χ = αριθμός ελαττωμάτων / μονάδα προϊόντος. Τότε γνωρίζουμε ότι Χ~P(μ) (Poisson) όπου μ είναι ο «μέσος αριθμός ελαττωμάτων / μονάδα προϊόντος» και σ 2 =μ. Σαν μονάδα προϊόντος μπορεί να θεωρηθεί ένα προϊόν ή μια παρτίδα 5 προϊόντων ή οτιδήποτε άλλο. Προσοχή όμως. Μετά την εκλογή της μονάδας αυτή πρέπει να διατηρείται ίδια. Άρα για την κατασκευή του c-δε έχουμε: 3 και 3. Στα c-δε θεωρούμε ότι το μέγεθος του δείγματος είναι σταθερό. Για μεταβλητό δείγμα μπορούμε να σταθεροποιήσουμε το ΔΕ που τότε θα λέγεται u-δε. 8.7 Διαγράμματα Ελέγχου μέσω μεταβλητών Στα διαγράμματα που είδαμε μέχρι τώρα χωρίσαμε τα προϊόντα σε «καλά» και «ελαττωματικά» (έλεγχος ποιότητας μέσω χαρακτηριστικών). Αυτός ο έλεγχος είναι γρήγορος και φθηνός και γι αυτό προτιμάται πολλές φορές. Παρόλα αυτά όμως υπάρχουν σημαντικές περιπτώσεις που είτε λόγοι ακρίβειας στη μέτρηση ή το είδος του προϊόντος, επιβάλλουν τον έλεγχο μέσω της μέτρησης κάποιας μεταβλητής Χ. Τα ΔΕ που κυρίως χρησιμοποιούνται στον έλεγχο «μέσω μεταβλητών» είναι τα x - ΔΕ, R-ΔΕ και τα s-δε. x -ΔΕ: για τον έλεγχο της μέσης τιμής του δείγματος μιας παραγωγικής διαδικασίας R-ΔΕ για τον έλεγχο των διακυμάνσεων του πεδίου τιμών του δείγματος (δηλαδή του R max x min x ) i i i i s-δε για τον έλεγχο της διασποράς του δείγματος (ή καλύτερα της τυπικής απόκλισης 2 s ). 101

102 Το x -ΔΕ χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με ένα από τα R ή s ΔΕ. Παίρνουμε k δείγματα μεγέθους n το καθένα. Έστω x i1, x i2,, x in οι μετρήσεις του i-οστού δείγματος. Τότε ορίζουμε σαν έκταση R i του δείγματος την ποσότητα R i max x j ij min x j ij Για τον έλεγχο του μέσου έχουμε x 1 n i x ij n i 1 Για τον έλεγχο αποκλίσεως έχουμε i 1 n n j 1 ( x ij x ) i x -ΔΕ και R-ΔΕ Βήμα 1: Κατάστρωση του R-ΔΕ Μέσος = R ΑΦΕ= KΦΕ= D 4 D 3 R R R όπου R 1 R 2 R k k και τα D 4 και D 3 βρίσκονται από τον πίνακα Μ. Στη συνέχεια ελέγχουμε το αν η διαδικασία βρίσκεται σε κατάσταση ελέγχου μέσω των ορίων (ΑΦΕ και ΚΦΕ) και της θεωρίας των διαδρομών. Αν επιβεβαιωθεί ότι η παραγωγή είναι σε κατάσταση ελέγχου όσον αφορά τις διακυμάνσεις του R τότε προχωράμε στο Βήμα 2. Αν όχι τότε, πριν προχωρήσουμε στο βήμα2 (κατάστρωση του x -ΔΕ) αναζητούμε τις αιτίες της έλλειψης τυχαιότητας, ξεσκαρτάρουμε σημεία και αναθεωρούμε το διάγραμμα μέχρις ότου βεβαιωθούμε ότι η παραγωγική διαδικασία βρίσκεται σε κατάσταση ελέγχου όσον αφορά τις διακυμάνσεις του R. Βήμα 1: Κατάστρωση του x -ΔΕ Έχοντας εξασφαλίσει ότι η διακύμανση της παραγωγικής διαδικασίας είναι υπό έλεγχο, μπορούμε να θεωρήσουμε ότι η τυπική απόκλιση σ παραμένει αμετάβλητη κατά την χρονική εκείνη περίοδο. Τότε εκτιμάμε ~ R και έχουμε d Μέσος = x ΑΦΕ= 1 R 3 x A R n d x

103 KΦΕ= x Όπου x 1 1 R 3 x A n d x 2 2 x 2 x k k R και τα d 2 και Α 2 δίνονται από τον πίνακα Μ. Στη συνέχεια ελέγχουμε αν το x -ΔΕ δείχνει την παραγωγική διαδικασία σε κατάσταση ελέγχου μέσω των ορίων και μέσω των μεταβλητών. Αν βρούμε ότι η παραγωγική διαδικασία βρίσκεται σε κατάσταση ελέγχου τότε κρατάμε τα συγκεκριμένα όρια για το μέλλον. Αν όχι τότε αρχίζουμε τη γνωστή διαδικασία αναζήτησης αιτιών, ξεσκαρταρίσματος κτλ. Παράδειγμα: Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει το συνολικό ύψος των βάσεων βομβών θραυσμάτων για 29 ομάδες δειγμάτων (με μέγεθος δείγματος n=5) που πάρθηκαν με τυχαίο τρόπο από την παραγωγή ενός εργοστασίου στις 20 Απριλίου Δείγμα a b c d e

104 Ας υποθέσουμε ότι οι πρώτες 20 ομάδες αντιπροσωπεύουν την περίοδο της προκαταρκτικής ανάλυσης. Δηλαδή, τα πρώτα 20 δείγματα θα χρησιμοποιηθούν για την κατάστρωση των διαγραμμάτων ελέγχου. Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τα x και R κάθε ομάδας. Δείγμα x R x = R = α) Κατάστρωση του R-ΔΕ 20 R i i 1 Έχουμε: Μέσος= R Από τον πίνακα Μ βρίσκουμε D 4 =2.115 και 20 D 3 =0. Άρα, ΑΦΕ=(2.115)( )= και ΚΦΕ=0. 104

105 R Chart for a - e 0.03 UCL= Sample Range R= LCL= Sample Number Κανένα σημείο δεν πέφτει έξω από τα όρια και επίσης η θεωρία διαδρομών κάνει δεκτή την υπόθεση της τυχαιότητας. Άρα θεωρούμε ότι η διαδικασία βρίσκεται σε κατάσταση ελέγχου όσον αφορά τη διακύμανση (R) κατά την περίοδο της προκαταρκτικής ανάλυσης και ξεκινάμε με βάση το παραπάνω ΔΕ. β) Κατάστρωση του x -ΔΕ Έχουμε x =0.8312, ΑΦΕ= και ΚΦΕ= X-bar Chart for a - e 0.84 UCL= Sample Mean 0.83 Mean= LCL= Sample Number Και πάλι βρίσκουμε ότι η παραγωγική διαδικασία βρίσκεται σε κατάσταση ελέγχου όσον αφορά το μέσο όρο. Άρα ο παραπάνω μέσος και τα παραπάνω όρια θα χρησιμοποιηθούν στον έλεγχο της μελλοντικής παραγωγής. 105

106 Αν για παράδειγμα υποθέσουμε ότι οι 9 υπόλοιπες ομάδες αφορούν την μελλοντική παραγωγή, τότε σημειώνουμε τα σημεία στα R-ΔΕ και x -ΔΕ και παρατηρούμε ότι η διαδικασία εξακολουθεί να είναι σε κατάσταση ελέγχου. RChartfora-e 0.03 UCL= Sample Range R= LCL= Sample Number X-bar Chart for a - e 0.84 UCL= Sample Mean 0.83 Mean= LCL= Sample Number s-δε Σαν εναλλακτική λύση στη θέση του R-ΔΕ μπορεί να χρησιμοποιηθεί το s-δε για τον έλεγχο της διακύμανσης γύρω από τη μέση τιμή της ποιότητας του προϊόντος. Τα όρια ανάλογα με το αν η διασπορά (σ 2 ) είναι δεδομένη ή άγνωστη διαμορφώνονται αντίστοιχα: 106

107 για άγνωστη διασπορά: Μέσος = s ΑΦΕ=Β 4 s ΚΦΕ=Β 3 s Τα Β 3 και Β 4 δίνονται στον πίνακα Μ. για γνωστή διασπορά: Μέσος =c 4 σ ΑΦΕ=Β 6 σ ΚΦΕ=Β 5 σ Τα Β 6 και Β 5 βρίσκονται από τον πίνακα Μ. Το s-δε του προηγούμενου παραδείγματος φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. S Chart for a - e UCL= Sample StDev S= LCL= Sample Number 20 Όπως έχουμε αναφέρει ήδη όλα τα εργαλεία του ελέγχου ποιότητας έχουν ενσωματωθεί πλέον στα περισσότερα στατιστικά πακέτα (SPSS, Minitab κτλ). Στο Παράρτημα Β περιγράφονται κάποιες από αυτές της λειτουργίες οι οποίες μας δίνουν τη δυνατότητα να φτιάξουμε διαγράμματα ελέγχου και να ελέγξουμε την τυχαιότητα των δεδομένων πάρα πολύ εύκολα. 107

108 9. Σχεδίαση Συστημάτων Παραγωγής Χωροταξική Διάταξη Παραγωγής Ο χωροταξικός σχεδιασμός αναφέρεται στη διάταξη του παραγωγικού δυναμικού στο χώρο και αποτελεί μέρος του γενικότερου προβλήματος του σχεδιασμού παραγωγικών συστημάτων. Γενικά, ο βασικός στόχος είναι η χωροταξική διευθέτηση των μηχανημάτων, του λοιπού εξοπλισμού και του ανθρώπινου δυναμικού, με στόχο τη βέλτιστη χρησιμοποίηση τους. Χαρακτηριστικά προβλήματα χωροταξίας που αναφέρονται σε εγκαταστάσεις παραγωγής είναι: - η τοποθέτηση τμημάτων (κτιρίων) μέσα στο χώρο εγκατάστασης του εργοστασίου, - η τοποθέτηση των μέσων παραγωγής, των γραφείων και των κοινόχρηστων χώρων, - η χωροταξία της θέσεως εργασίας. Ακόμη και το πρόβλημα επιλογής της θέσης εγκατάστασης μιας μονάδας παραγωγής αποτελεί ουσιαστικά ένα πρόβλημα χωροταξικού σχεδιασμού. Βασικός στόχος του χωροταξικού σχεδιασμού αποτελεί η αποτελεσματική διεξαγωγή της παραγωγικής διαδικασίας. Ειδικότερα, επιδιώκεται - ομαλή ροή των υλικών, - εξασφάλιση συνθηκών για παραγωγή καλής ποιότητας προϊόντων, - ελαχιστοποίηση των καθυστερήσεων (ιδίως αυτών που οφείλονται στην αποθήκευση και μεταφορά των υλικών), - εξασφάλιση ευελιξίας του παραγωγικού συστήματος, - ελαχιστοποίηση του κόστους παραγωγής με παράλληλη ικανοποίηση των λειτουργικών απαιτήσεων της παραγωγής και - εξασφάλιση συνθηκών άνεσης και ασφάλειας στους εργαζόμενους. Ο αναλυτικός καθορισμός των κριτηρίων αξιολόγησης μεταβάλλεται ανάλογα με την παραγωγική διαδικασία ή την εγκατάσταση παραγωγής. Για παράδειγμα σε μια χαλυβουργία που ασχολείται με θερμό μέταλλο, η ταχύτητα μετακίνησης του υλικού είναι το βασικό κριτήριο για τη διαμόρφωση της χωροταξίας της, ενώ σε ένα μηχανουργείο η βασική επιδίωξη μπορεί να είναι η αποτελεσματική χρησιμοποίηση των εργαλειομηχανών. 108

109 Πότε εμφανίζεται το πρόβλημα χωροταξικού σχεδιασμού; Το πρόβλημα του χωροταξικού σχεδιασμού, εκτός από την περίπτωση ενός νέου παραγωγικού συστήματος, προκύπτει αρκετά συχνά ως πρόβλημα αναδιευθέτησης των λειτουργιών στο χώρο σε υπάρχοντα συστήματα. Ειδικότερα, μπορεί να προκύψει στις περιπτώσεις: - μεταβολή στο σχέδιο ενός εξαρτήματος ή ενός προϊόντος, που απαιτεί αλλαγή διαδικασίας παραγωγής, - αύξηση του όγκου παραγωγής, όταν απαιτείται προσθήκη παραγωγικού δυναμικού, - μείωση του όγκου παραγωγής, οπότε προκύπτει το αντίστροφο πρόβλημα, - έναρξη παραγωγής ενός νέου προϊόντος, οπότε χρειάζεται είτε προσθήκη δυναμικού στα υπάρχοντα τμήματα είτε δημιουργία ενός νέου τμήματος, - μεταφορά ενός τμήματος από μία θέση σε μία άλλη, οπότε δίνεται η ευκαιρία να διορθωθούν τυχόν λάθη ή αδυναμίες στην υπάρχουσα χωροταξία, - αντικατάσταση παλιού εξοπλισμού, - αλλαγή στη μέθοδο παραγωγής. Γιατί είναι σημαντικό και γιατί δύσκολο πρόβλημα; Το γενικό πρόβλημα του χωροταξικού σχεδιασμού είναι αρκετά πολύπλοκο λόγω της έλλειψης ή της δυσκολίας υπολογισμού των αναγκαίων λεπτομερών δεδομένων, της ύπαρξης ενός πολύ μεγάλου αριθμού εφικτών εναλλακτικών λύσεων, καθώς και της σύνδεσης του συγκεκριμένου προβλήματος με άλλα προβλήματα της παραγωγικής διαδικασίας. Πιο συγκεκριμένα, ο χωροταξικός σχεδιασμός είναι σε θέση να επιλύσει ένα σύνολο προβλημάτων όπως, καθυστερήσεις και άεργος χρόνος στην παραγωγή, διαχείριση αποθεμάτων, συνθήκες συνωστισμού, μποτιλιαρίσματος σε κάποια σημεία των γραμμών παραγωγής, άσκοπη απασχόληση ανθρώπων με μεταφορικό έργο, χρονικός προγραμματισμός ροής υλικών κτλ. Επιπρόσθετα, θα πρέπει να σημειωθεί ότι το μέγεθος του προβλήματος καθιστά σε αρκετές περιπτώσεις ιδιαίτερα δύσκολη την επίλυσή του. Για παράδειγμα, το απλό πρόβλημα της γραμμικής διάταξης n μηχανών, με βάση ένα και μόνο κριτήριο, δημιουργεί n! εναλλακτικές λύσεις. Εύκολα γίνεται αντιληπτό ότι αν αυξηθεί ο αριθμός των κριτηρίων ή εξεταστεί το πρόβλημα στο δισδιάστατο χώρο, ο αριθμός των εναλλακτικών λύσεων αυξάνει κατά πολύ. 109

110 Αρκετοί ερευνητές (π.χ. Simon 1975, Heragu 1977) εστιάζουν την πολυπλοκότητα στο γεγονός ότι το συγκεκριμένο πρόβλημα δεν είναι απλά ένα πρόβλημα βελτιστοποίησης (optimization) αλλά ένα πρόβλημα σχεδίασης (design). Τα προβλήματα σχεδίασης δεν έχουν σαφώς ορισμένη βέλτιστη λύση (ή λύσεις) και για το λόγο αυτό συνήθως αναζητείται απλά μια ικανοποιητική λύση. Σε γενικές γραμμές, στην πράξη πρώτα επιλύεται το πρόβλημα της βελτιστοποίησης και στη συνέχεια η λύση αυτή αναθεωρείται ώστε να ικανοποιούνται κάποιοι πρόσθετοι παράγοντες που δεν έχουν ληφθεί υπόψη. 9.1 Μέτρηση δυσκολίας του προβλήματος Ανατρέχοντας στη βιβλιογραφία μπορεί κανείς να βρει διάφορους τρόπους μέτρησης της δυσκολίας του προβλήματος. Οι Lewis και Block (1980) πρότειναν ένα μέτρο δυσκολίας του προβλήματος βασιζόμενο στις κύριες ροές. Ορίζουμε την παράμετρο κόστους w ij η οποία εκφράζει το βάρος των μετακινήσεων των υλικών μεταξύ των τμημάτων i και j και ισούται με w ij =f ij b ij. Όπου f ij η ένταση ροής (μετακινήσεις/χρονική μονάδα) και b ij ο συντελεστής κόστους μετακίνησης (κόστος/ μονάδα απόστασης). Το b ij περιλαμβάνει σταθερά και μεταβαλλόμενα κόστη μετακίνησης υλικών (εξοπλισμού, εργατικού δυναμικού κλπ). Εναλλακτικά οι συντελεστές αυτοί μπορεί να εκφράζουν ασφάλεια προϊόντος, σημαντικότητα πελάτη ή άλλα λογιστικά κόστη. Αν όλες οι μετακινήσεις μας ενδιαφέρουν εξίσου τότε όλα τα b ij θεωρούνται ίση με 1. Ένας απλός τρόπος μέτρησης των ροών είναι ο συντελεστής μεταβολής των w ij για Μ τμήματα f M M i 1 j 1 w M 2 ij 2 w M 1 2 w 2 1 / 2 M M i 1 j 1 w όπου w. 2 M ij Πειράματα έδειξαν ότι, σε προβλήματα με f >2 υπάρχει μια κύρια αρτηρία ροής και είναι εύκολο να λυθούν. με μικρές τιμές του f (f 0) υπάρχουν πολλές διαδρομές με περίπου ίδια ροή άρα πολλές λύσεις είναι κοντά στη βέλτιστη. 110

111 με f 1 είναι δύσκολο και επίπονο να βρεθούν καλές λύσεις. Το συντελεστής f δεν δηλώνει το μέγεθος του προβλήματος. Καθώς το Μ αυξάνει η δυσκολία το προβλήματος μεγαλώνει. Παρατηρούμε λοιπό ότι το f μεγιστοποιείται όταν ένα μόνο w ij είναι μη μηδενικό και ελαχιστοποιείται όταν όλα τα w ij είναι ίσα. Άρα μπορούμε να βρούμε δύο φράγματα για το f (άνω και κάτω φράγμα). f u M 2 M M 1 2 ( M 1)( M 1) f l M 1 ( M 1)( M 2 1) Το άνω φράγμα f u είναι αύξουσα συνάρτηση ως προς το Μ, ενώ το κάτω φράγμα φθίνουσα. Στον παρακάτω πίνακα δίνονται ενδεικτικά οι τιμές των φραγμάτων για κάποιες τιμές του Μ. M f u f l Για να εισάγουμε το μέγεθος του προβλήματος στη μέτρηση δυσκολίας του μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το συντελεστή f f f u u f f l Προβλήματα με f κοντά στο 0 ή 1 εύκολο να λυθούν. Παράδειγμα: Μια εταιρεία παράγει ηλεκτρονικά εξαρτήματα τα οποία χρησιμοποιούνται στην κατασκευή πλυντηρίων. Η εταιρεία περιλαμβάνει 6 τμήματα. Οι πρώτες ύλες φτάνουν στο τμήμα D1 όπου ελέγχονται κι αφού γίνουν δεκτές μεταφέρονται στα αντίστοιχα τμήματα. Στα τμήματα D2, D3, D4 και D5 παράγονται ενδιάμεσα προϊόντα τα οποία μεταφέρονται στο D6 όπου ελέγχονται και συναρμολογούνται. Τα ελαττωματικά κομμάτια επιστρέφονται στο τμήμα παραγωγής τους. Τα τελικά προϊόντα πακετάρονται και μεταφέρονται στο D1 για αποστολή στους πελάτες. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τις ημερήσιες απαιτούμενες μεταφορές. Από/Προς D1 D2 D3 D4 D5 D6 D D2-100 D3-102 D4-100 D D

112 Καταρχήν υπολογίζουμε τα w w ij τα οποία χρησιμοποιούμε για τον υπολογισμό του συντελεστή f ( ) 35 f Η τιμή του f δείχνει ότι υπάρχουν κάποιες ισχυρές αρτηρίες αλλά όχι μία κύρια. Πράγμα το οποίο μπορεί πράγματι να διαπιστώσει κανείς παρατηρώντας τις ροές στον πίνακα. Στο ίδιο συμπέρασμα καταλήγουμε κι αν υπολογίσουμε το δείκτη f. f f f u u f f l 1/ Μορφές χωροταξικής διάταξης Οι βασικές μορφές της χωροταξικής διάταξης των μέσων παραγωγής περιγράφονται παρακάτω. Παρά το γεγονός ότι η περιγραφή επικεντρώνεται σε βιομηχανικά συστήματα παραγωγής, οι συγκεκριμένες μορφές διάταξης είναι δυνατόν να εφαρμοστούν και σε συστήματα παροχής υπηρεσιών. Διάταξη κατά προϊόν (Γραμμή παραγωγής) Η διάταξη κατά προϊόν ή γραμμή παραγωγής αφορά την περίπτωση που ο παραγωγικός εξοπλισμός διατάσσεται στο χώρο σύμφωνα με τη διαδικασία παραγωγής του προϊόντος, δηλαδή με τη σειρά των φάσεων παραγωγής. Η διάταξη κατά προϊόν αφορά μαζική παραγωγή περιορισμένου αριθμού προϊόντων, καθένα απ τα οποία παράγεται συνήθως χωρίς διακοπή σε ξεχωριστή γραμμή παραγωγής. Τυπικά παραδείγματα γραμμών παραγωγής συναντώνται σε αυτοκινητοβιομηχανίες, χημικές βιομηχανίες και βιομηχανίες τροφίμων. Στα πλεονεκτήματα της χωροταξίας προϊόντος περιλαμβάνεται η διατήρηση των ενδιάμεσων προϊόντων σε χαμηλά επίπεδα, ο μικρός χρόνος παραγωγής, η ομαλή ροή του προϊόντος μέσα από τις φάσεις της παραγωγικής διαδικασίας, η ελαχιστοποίηση των αποστάσεων μεταξύ θέσεων παραγωγής και επομένως των μεταφορών, οι σχετικά μικρές απαιτήσεις για εξειδικευμένη εργασία, η δυνατότητα ευχερούς προγραμματισμού και ελέγχου της παραγωγής και η ελαχιστοποίηση των απαιτήσεων χώρου. Βέβαια θα πρέπει να τονισθεί ότι στη συγκεκριμένη χωροταξική διάταξη, μια πιθανή βλάβη σε κάποιο 112

113 σημείο της γραμμής παραγωγής έχει συχνά ως αποτέλεσμα τη διακοπή της παραγωγής στο τμήμα της γραμμής που έπεται ή και σε ολόκληρη τη γραμμή. Επιπρόσθετα, ο ρυθμός παραγωγής σε ολόκληρη τη γραμμή καθορίζεται από τη θέση παραγωγής με τη μικρότερη παραγωγική ικανότητα. Τέλος, πιθανές αλλαγές στο σχέδιο του προϊόντος είναι δυνατόν να απαιτήσουν σημαντικές αλλαγές στη συγκεκριμένη χωροταξική διάταξη. Λειτουργική διάταξη Στην περίπτωση της λειτουργικής διάταξης (ή χωροταξία τύπου διαδικασίας), οι μηχανές ή οι υπηρεσίες του ίδιου τύπου χωροθετούνται μαζί σε γειτονικές θέσεις. Ο τύπος αυτός χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις παραγωγής μικρού όγκου και μεγάλης ποικιλίας προϊόντων, ιδίως στην περίπτωση που οι διαδικασίες διαφέρουν αρκετά μεταξύ τους. Παραδείγματα τέτοιας χωροταξίας αποτελούν τα συστήματα παραγωγής «κατά παραγγελία», όπως τα γενικά εργοστάσια, τα νοσοκομεία κτλ. Το βασικό χαρακτηριστικό της διάταξης αυτής είναι ο υψηλός βαθμός ευελιξίας όσον αφορά τη χρησιμοποίηση του εξοπλισμού ή του προσωπικού. Στα πλεονεκτήματα αυτού του τύπου περιλαμβάνεται η καλύτερη χρησιμοποίηση του εξοπλισμού, αφού δίνεται η δυνατότητα να αξιοποιείται πλήρως η δυναμικότητα σε κάθε θέση εργασίας. Από την άλλη πλευρά, τα μειονεκτήματα εστιάζονται κυρίως στη δυσχέρεια προγραμματισμού και ελέγχου παραγωγής, στο μεγάλο σχετικά χρόνο παραγωγής, στα υψηλά αποθέματα κτλ. Όλα αυτά συνεπάγονται υψηλό κόστος παραγωγής ανά μονάδα προϊόντος σε σχέση με τη χωροταξική διάταξη κατά προϊόν. Διάταξη σταθερής θέσης Ο συγκεκριμένος τύπος χωροταξικής διάταξης αναφέρεται στην περίπτωση που το προϊόν δε μετακινείται κατά τη διάρκεια της παραγωγικής διαδικασίας, αλλά αντίθετα μεταβάλλεται η θέση του παραγωγικού δυναμικού (εξοπλισμός διαδικασίες). Η διάταξη σταθερής θέσης επιλέγεται στις περιπτώσεις που το παραγόμενο ή επεξεργαζόμενο προϊόν είναι ογκώδες και είναι αρκετά δύσκολη ή αδύνατο η μετακίνησή του. Ο τύπος της χωροταξίας σταθερής θέσης αντιστοιχεί συνήθως στα συστήματα παραγωγής έργων (π.χ. φράγμα, πλοίο), αλλά υπάρχουν και περιπτώσεις που χρησιμοποιείται για την παραγωγή τεχνολογικά εξελιγμένων προϊόντων με αυστηρές απαιτήσεις ποιότητας και εξειδικευμένες διαδικασίες (π.χ. αυτοκινητοβιομηχανία για συγκεκριμένα μοντέλα αυτοκινήτων). Το μεγάλο πλεονέκτημα της συγκεκριμένης χωροταξίας είναι η ελάττωση του κινδύνου βλάβης ή φθοράς του προϊόντος, καθώς και η ελαχιστοποίηση του κόστους μετακίνησης του 113

114 προϊόντος το οποίο είναι συνήθως ογκώδες και ακριβό. Από την άλλη πλευρά ο εξοπλισμός είναι συνήθως γενικής χρήσης και ο βαθμός αυτοματοποίησης είναι περιορισμένος, πράγμα που συνεπάγεται αυξημένο χρόνο παραγωγής αλλά και σημαντική ευελιξία. Επειδή η παραγωγή έργων περιλαμβάνει συχνά ένα μεγάλο πλήθος από δραστηριότητες που σχετίζονται μεταξύ τους, οι απαιτήσεις για χρονικό προγραμματισμό και έλεγχο της παραγωγής είναι ιδιαίτερα αυξημένες. Για το λόγο αυτό, συνήθως, ο βαθμός εκμετάλλευσης του εξοπλισμού δεν είναι ιδιαίτερα υψηλός δεδομένου του υψηλού κόστους της μετακίνησης του (ο εξοπλισμός συνήθως παραμένει στο χώρο παραγωγής σε όλο το χρονικό διάστημα που είναι απαραίτητος). Διάταξη κατά ομάδες Η χωροταξική διάταξη κατά ομάδες βασίζεται στην αρχή της διαμέρισης του συνολικού παραγωγικού συστήματος σε μικρότερα ανεξάρτητα υποσυστήματα, με στόχο τον καλύτερο προγραμματισμό και έλεγχο των παραγωγικών διεργασιών. Ο εξοπλισμός διατάσσεται σε ομάδες, όχι απαραίτητα ομοειδείς, έτσι ώστε να είναι δυνατή η ολοκλήρωση της κατεργασίας σε όμοια εξαρτήματα-μέρη των τελικών προϊόντων. Βασικό κριτήριο ομαδοποίησης αποτελεί η λειτουργία των μηχανών και τα φασεολόγια κατεργασίας προϊόντων. Για παράδειγμα, σε ένα εργοστάσιο παραγωγής οικιακών ηλεκτρικών συσκευών που κατασκευάζει ψυγεία, κουζίνες, πλυντήρια ρούχων και πλυντήρια πιάτων, μπορούν να δημιουργηθούν οι εξής ομάδες: ομάδα παραγωγής εξωτερικών λαμαρινών, ομάδα καλωδιώσεων, ομάδα παραγωγής λογότυπων εταιρείας, ομάδα παραγωγής χειρολαβών, ομάδα συσκευασίας έτοιμων προϊόντων κτλ. Η συγκεκριμένη διάταξη χρησιμοποιείται συνήθως για την παραγωγή μεγάλου αριθμού διαφορετικών προϊόντων ή για παραγωγή λίγων μεν προϊόντων, αλλά με μεγάλο αριθμό εξαρτημάτων. Τα βασικά πλεονεκτήματα της διάταξης κατά ομάδες είναι το χαμηλό κόστος λειτουργίας, η ευκολία συντήρησης, η ευκολία ελέγχου και προγραμματισμού, ο μικρός χρόνος παραγωγής, το μικρό κόστος διακίνησης καθώς και η ελάττωση της σχετικής συμφόρησης που μπορεί να δημιουργηθεί. Αντίθετα, τα μειονεκτήματα εστιάζονται κυρίως στην ανάγκη υψηλού επιπέδου οργάνωσης, στη χαμηλή ταχύτητα αντίδρασης σε περιπτώσεις βλάβης μηχανών και γενικά στην ανελαστικότητα του συστήματος. Πιο συγκεκριμένα, το μεγαλύτερο πρόβλημα εμφανίζεται όταν διαφοροποιείται ποιοτικά η σύνθεση των προϊόντων, οπότε οι ομάδες μηχανών πρέπει να αναδομηθούν με βάση τα νέα δεδομένα. Υβριδική διάταξη 114

115 Τα συστήματα χωροταξικής διάταξης που αναφέρθηκαν σπάνια συναντώνται αυτοτελή, αλλά συνήθως εμφανίζονται με τη μορφή μιας μικτής διάταξης. Η περίπτωση μιας βιομηχανίας που αναπτύσσεται αυξάνοντας τον όγκο και την ποικιλία των παραγόμενων προϊόντων, ανακαλύπτει συνήθως ότι κανένα από τα προηγούμενα χωροταξικά συστήματα παραγωγής δεν είναι σε θέση να καλύψει πλήρως τις ανάγκες της. Για παράδειγμα, είναι δυνατή η παραγωγή των εξαρτημάτων σε διάταξη κατά ομάδες και η συναρμολόγηση σε τελικό προϊόν σε διάταξη κατά προϊόν. Η υβριδική χωροταξική διάταξη παρουσιάζει σημαντικότερες σχεδιαστικές δυσκολίες, αλλά προσφέρει αρκετά περισσότερα πλεονεκτήματα, εκμεταλλευόμενη τα καλά στοιχεία κάθε συστήματος. 9.3 Ανάγκες σε χώρους εργασίας Όπως γίνεται αντιληπτό από τα προηγούμενα ο υπολογισμός των πραγματικών επιφανειών εργασίας είναι ένα από τα βασικότερα δεδομένα για την επίλυση του προβλήματος της χωροταξικής διάταξης. Οι επιφάνειες των χώρων εργασίας διαμορφώνονται τόσο από την εγκατάσταση των διαφόρων μηχανημάτων όσο και από τις ανάγκες για άνετες μετακινήσεις εργαζόμενων και υλικών. Σε γενικές γραμμές, ο υπολογισμός των αναγκαίων αυτών επιφανειών βασίζεται στη χρήση ειδικών προτύπων που έχουν αναπτυχθεί κατά καιρούς, αν και είναι δυνατή η ανάπτυξη νέων υποδειγμάτων που εφαρμόζονται καλύτερα στην εκάστοτε περίπτωση. Το συγκεκριμένο πρόβλημα αντιμετωπίζεται με στοιχεία εργονομικής ανάλυσης της εργασίας. Για τον υπολογισμό των αναγκαίων επιφανειών του εξοπλισμού, μια μηχανή θα πρέπει να θεωρηθεί ως ένα κέντρο παραγωγής που αποτελείται από την ίδια τη μηχανή, τον απαραίτητο γι αυτήν πρόσθετο εξοπλισμό, καθώς και την απαραίτητη επιφάνεια γύρω από αυτήν (επιφάνειες για εκτέλεση των εργασιών, προσωπική χρήση του εργαζόμενου, αποθέματα α υλών ή έτοιμων κομματιών κτλ.). Ο υπολογισμός των συγκεκριμένων αναγκαίων επιφανειών απαιτεί τις πραγματικές διαστάσεις του εξοπλισμού, ο οποίος θα πρέπει να έχει ήδη καθοριστεί σε προηγούμενο βήμα της μεθοδολογίας. Μια άλλη κατηγορία αναγκαίων επιφανειών αναφέρεται στις μετακινήσεις. Οι διάδρομοι αποτελούν αναγκαίο στοιχείο του χώρου παραγωγής, δεδομένου ότι η μορφή τους και το μέγεθος τους παίζει σημαντικό ρόλο στη διακίνηση προσωπικού και υλικών (χρόνος και κόστος μετακινήσεων, φθορές, ασφάλεια εργασίας, 115

116 εκμετάλλευση χώρου κτλ). Γενικά μπορούν να θεωρηθούν δύο μεγάλες κατηγορίες διαδρόμων: οι ενδοτμηματικοί και οι διατμηματικοί διάδρομοι. Το πλάτος των διαδρόμων είναι συνάρτηση τόσο των διαστάσεων των μεταφερόμενων υλικών, όσο και των μεταφορικών μέσων που χρησιμοποιούνται. Παρά το γεγονός ότι οι διάδρομοι είναι αναγκαίοι για την παραγωγική λειτουργία, αποτελούν ουσιαστικά «νεκρούς» χώρους του εργοστασίου και άρα θα πρέπει να επιδιώκεται αφενός η ελαχιστοποίηση του εμβαδού τους, αφετέρου η μεγιστοποίηση της εκμετάλλευσής τους. Σε γενικές γραμμές, το σχήμα των διαδρόμων επιλέγεται να είναι όσο το δυνατόν απλούστερο (ελαχιστοποίηση γωνιών), χωρίς αυτό να σημαίνει ότι δεν χρησιμοποιούνται στην πράξη και άλλες περίπλοκες εναλλακτικές μορφές. Επίσης, σημαντικό ρόλο στην επιλογή του σχήματος των διαδρόμων παίζουν τα μεταφορικά μέσα (π.χ. δυνατότητα αλλαγής κατεύθυνσης) και τα δομικά στοιχεία του κτιρίου (κολώνες, αντοχή δαπέδου κτλ). Οι βοηθητικοί χώροι αποτελούν μια άλλη κατηγορία για την οποία θα πρέπει να υπολογιστούν οι αναγκαίες επιφάνειες. Οι συγκεκριμένοι χώροι, παρά το γεγονός ότι δεν αφορούν άμεσα την παραγωγική διαδικασία, υποστηρίζουν και υποβοηθούν τις λειτουργίες του εργοστασίου. Παραδείγματα τέτοιων χώρων αποτελούν τα εξής: - γραφεία στο χώρο παραγωγής (για επιβλέποντες, μηχανικούς κτλ), - τμήματα συντήρησης για εξοπλισμό παραγωγής και μετακίνησης υλικών, - χώροι για επιθεώρηση προϊόντων, - τμήματα εργαλείων (για παραγωγή, επισκευή ή αποθήκευση), - χώροι εξυπηρέτησης πελατών και - χώροι φόρτωσης και εκφόρτωσης α υλών και τελικών προϊόντων. Ουσιαστικά καθένας από τους παραπάνω χώρους, ανάλογα με τη φύση και τη σημαντικότητα του, μπορεί να αποτελέσει αντικείμενο ειδικού σχεδιασμού. Ο σχεδιασμός μιας βιομηχανικής εγκατάστασης θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη και στοιχεία που αφορούν το προσωπικό, δεδομένου ότι αυτό αποτελεί μία από τις δύο βασικές συνιστώσες της παραγωγικής διαδικασίας. Τα στοιχεία που αφορούν το προσωπικό σχετίζονται είτε με τις θέσεις εργασίας, είτε με τους λοιπούς βοηθητικούς χώρους εξυπηρέτησης του προσωπικού, όπως είναι χώροι υγιεινής, χώροι φύλαξης προσωπικών αντικειμένων και ιματισμού, ιατρεία και χώροι πρώτων βοηθειών, χώροι διαλείμματος και ανάπαυσης, χώροι σίτισης και χώροι στάθμευσης αυτοκινήτων. Ο υπολογισμός των αναγκαίων επιφανειών στους προαναφερόμενους χώρους, προϋποθέτει την εκτίμηση του αριθμού των εργαζομένων και βασίζεται κυρίως στην 116

117 υιοθέτηση κάποιων προτύπων με βασικό κριτήριο την όσο το δυνατόν καλύτερη εξυπηρέτηση των εργαζομένων. 9.4 Συστηματική χωροταξική διάταξη Τα προβλήματα της χωροταξίας παραγωγικών συστημάτων παρουσιάζουν σημαντική ποικιλία λόγω του μεγάλου πλήθους των παραγόντων που τα ορίζουν. Για την αντιμετώπιση αυτών των προβλημάτων έχει μελετηθεί ένα πλήθος προτύπων και έχουν προταθεί διάφορες προσεγγίσεις στη βιβλιογραφία της Επιχειρησιακής Έρευνας. Η σημαντικότερη οργανωμένη προσέγγιση στο πρόβλημα της χωροταξικής σχεδίασης των παραγωγικών μονάδων αναπτύχθηκε στις αρχές του 1960 από τον R. Muther. Η προσέγγιση αυτή ονομάζεται Συστηματικός Χωροταξικός Σχεδιασμός (Systematic Layout Planning) και δίνει ιδιαίτερη έμφαση στους ποιοτικούς παράγοντες που επηρεάζουν τον καθορισμό της σχετικής θέσης των τμημάτων ή των θέσεων εργασίας ενός συστήματος. Η μέθοδος, παρόλο που είναι απλή, έχει χρησιμοποιηθεί με ιδιαίτερη επιτυχία στην αντιμετώπιση πολλών πραγματικών προβλημάτων. Τα βασικά στάδια εφαρμογής του συστηματικού χωροταξικού σχεδιασμού είναι: - Φάση 1 (καθορισμός θέσης εγκατάστασης) Η συγκεκριμένη φάση είναι η ευκολότερη από όλες τις επόμενες δεδομένου ότι αναφέρεται στην επιλογή του χώρου για τον οποίο μας ενδιαφέρει η μελέτη του χωροταξικού σχεδιασμού. Για παράδειγμα, ο χώρος αυτός μπορεί να αφορά ένα υπάρχον κτίριο σε περίπτωση ανασχεδιασμού της παραγωγής ή ένα νέο κτίριο σε περίπτωση νέων εγκαταστάσεων ή επέκτασης αυτών. - Φάση 2 (Ανάπτυξη γενικού χωροταξικού σχεδίου) Η φάση αυτή περιλαμβάνει τον καθορισμό της ροής των υλικών, τις ειδικές απαιτήσεις γειτνίασης, τις ανάγκες σε χώρους για τους συντελεστές της παραγωγής, τους διαθέσιμους χώρους, τη μορφή της χωροταξικής διάταξης, καθώς και την ενσωμάτωση πρόσθετων πρακτικών περιορισμών (π.χ. προϋπολογισμός, ασφάλεια κτλ). Τα προηγούμενα δεδομένα χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία γενικών εναλλακτικών χωροταξικών σχεδίων, τα οποία αξιολογούνται με βάση ένα σύνολο ποιοτικών και ποσοτικών κριτηρίων. Τα συγκεκριμένα σχέδια είναι αρκετά γενικά και εστιάζονται στη διάταξη ολόκληρων τμημάτων ή χώρων εργασίας. - Φάση 3 (Ανάπτυξη λεπτομερούς χωροταξικού σχεδίου) 117

118 Το χωροταξικό σχέδιο που καθορίστηκε στην προηγούμενη φάση δεν περιλαμβάνει λεπτομερείς πληροφορίες για τη διάταξη κάθε μεμονωμένου μηχανήματος, πρόσθετου εξοπλισμού κτλ. Το αναλυτικό αυτό χωροταξικό σχέδιο αναπτύσσεται στη συγκεκριμένη φάση, χρησιμοποιώντας την ίδια μεθοδολογική προσέγγιση όπως προηγουμένως. Η βασική διαφορά έγκειται στο γεγονός ότι το πρόβλημα του χωροταξικού σχεδιασμού αφορά πλέον τη λεπτομερή διάταξη σε κάθε ένα από τα τμήματα χωριστά. Έτσι, γίνεται φανερό ότι η συστηματική χωροταξική διάταξη επιλύει προοδευτικά το συγκεκριμένο σύνθετο πρόβλημα, αναλύοντας το σε περισσότερα μικρότερα προβλήματα. - Φάση 4 (Εφαρμογή) Το αναλυτικό χωροταξικό σχέδιο θα πρέπει να έχει την έγκριση των εμπλεκόμενων ατόμων ή ομάδων (εργαζόμενοι, επιβλέποντες, διευθυντικά στελέχη). Το τελικό χωροταξικό σχέδιο που καθορίζεται θα πρέπει να περιέχει κάθε δυνατή λεπτομέρεια ώστε να είναι άμεσα εφαρμόσιμο. Τέλος, η φάση αυτή περιλαμβάνει τόσο τον έλεγχο της ορθής υλοποίησης του προτεινόμενου σχεδίου, όσο και πιθανές προτάσεις βελτίωσης και αναθεώρησης Αναγκαία δεδομένα Για την εφαρμογή της μεθοδολογίας του συστηματικού χωροταξικού σχεδιασμού απαιτούνται δεδομένα τα οποία περιλαμβάνουν και τις αποφάσεις από τις προγενέστερες φάσεις της σχεδίασης της παραγωγής (σχεδιασμός προϊόντος, επιλογή μεθόδου κατεργασίας κτλ). Οι αποφάσεις αυτές επηρεάζουν άμεσα ή έμμεσα το χωροταξικό σχεδιασμό (π.χ. κατασκευή ενός κομματιού από μέταλλο ή πλαστικό). Γενικότερα, ο σχεδιασμός του προϊόντος επηρεάζει τη σειρά των παραγωγικών δραστηριοτήτων και κατά συνέπεια τη χωροταξική διάταξη των θέσεων παραγωγής. Τα πρώτα δεδομένα που πρέπει να συλλέξει κανείς αφορούν το προϊόν (τι παράγεται), την ποσότητα (σε τι ποσότητες παράγεται), την διαδρομή (πως παράγεται), τις υπηρεσίες υποστήριξης (με τι παράγεται) και το χρόνο/μεταφορά (πότε παράγεται και πως μεταφέρονται τα προϊόντα). Οι ποσότητες και η ποικιλία των προϊόντων συχνά υπαγορεύουν και την κατάλληλη χωροταξική διάταξη. Χρησιμοποιώντας ένα διάγραμμα προϊόντων-ποσοτήτων μπορούμε να εντοπίσουμε τα προϊόντα τα οποία θα παίξουν καθοριστικό ρόλο στη χωροταξική διάταξη. Ένα τέτοιο διάγραμμα φαίνεται στο σχήμα 3.1. Δεν είναι καθόλου σπάνιο να διαπιστώσουμε ότι ένα ποσοστό της τάξης του 80% της παραγωγής αφορά το 20% των προϊόντων (αρχή του Pareto). Σε 118

119 μια τέτοια περίπτωση λοιπόν ενδιαφερόμαστε για το 20% των προϊόντων και τις δραστηριότητες που αφορούν την κατασκευή αυτών των προϊόντων. Σχήμα 3.1 Διάγραμμα προϊόντα-ποσότητες Στη συνέχεια απαιτείται ανάλυση ροής και δραστηριοτήτων. Η ανάλυση ροής αφορά τα ποσοτικά δεδομένα για την κίνηση (υλικών, ανθρώπων) μεταξύ τμημάτων ή θέσεων παραγωγής, ενώ η ανάλυση δραστηριοτήτων αφορά κυρίως τους ποιοτικούς παράγοντες που επηρεάζουν τη θέση των τμημάτων. Ένα σύνολο διαγραμμάτων που χρησιμοποιούνται κατά τη φάση σχεδίασης της παραγωγής (διαγράμματα συναρμολόγησης, ροής και συλλογικής δραστηριότητας), εφαρμόζονται και στην ανάλυση της ροής. Τα σημαντικότερα από αυτά τα διαγράμματα είναι τα εξής: Διαγράμματα ροής διαδικασιών (flow process chart): Το συγκεκριμένο διάγραμμα παρουσιάζει γραφικά τις διαφορετικές εργασίες που υφίσταται ένα προϊόν σε όλη τη διάρκεια της παραγωγικής διαδικασίας. Περιλαμβάνει το σύνολο των διεργασιών για κάθε κομμάτι του προϊόντος, τον αριθμό των κομματιών, τους τυπικούς χρόνους των διεργασιών, καθώς και τον πιθανό τρόπο μετακίνησης του. Το διάγραμμα αυτό μπορεί να επεκταθεί ώστε να περιλαμβάνει πρόσθετες πληροφορίες, όπως το τμήμα που πραγματοποιείται κάθε διεργασία, τον τύπο και τον αριθμό των απαιτούμενων μηχανημάτων (παραγωγής ή διακίνησης υλικών) κτλ. Στο σχήμα 3.2 παρουσιάζεται ένα τέτοιο διάγραμμα για την περίπτωση ενός πιεστηρίου σε μια βιομηχανική μονάδα, όπου εκτός από τις πληροφορίες που αναφέρθηκαν περιλαμβάνει και ένα συγκεντρωτικό πίνακα των διεργασιών (με τους αντίστοιχους χρόνους και αποστάσεις μετακίνησης). Η τελευταία αυτή πληροφορία είναι αρκετά χρήσιμη για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της παραγωγικής διαδικασίας (π.χ. συρρίκνωση 119