Сегодня вряд ли найдется такой ИТ-ишник, которому при слове «планирование» не приходит на ум аббревиатура ERP, APS, MES. Хотя эти системы обладают разными функциональными возможностями и предназначены для решения задач планирования различного уровня, они могут не только прекрасно уживаться, но и дополнять друг-друга.

Иногда слышатся со стороны максималистов призывы повысить функциональность APS или MES до уровня ERP. Можно ли это сделать? В принципе, можно. Как можно раскормить кота до размеров кавказской сторожевой. Но кто тогда будет ловить мышей и охранять дом?

В настоящее время, взамен устаревшим стандартам систем планирования классов MRP (Material Requirements Planning) и MRP-II (Manufacturing Resource Planning), пришли системы нового поколения – ERP (Enterprise resource planning), APS (Advanced Planning & Scheduling Systems) и MES (Manufacturing Execution Systems). Эти системные решения, апробированные за последние 15-20 лет на различных предприятиях машиностроительного комплекса, имеют различное назначение, функциональность и могут быть использованы как в отдельности, так и вместе.

Несмотря на имеющуюся полемику приверженцев различных платформ, указанных выше, надо отметить, что все они, несмотря на то, что имеют в своем составе функцию планирования на том или ином уровне детализации, могут являться отдельными частями общей системы – АСУП. Вспомним, с чего же все началось…

История систем планирования

Древняя история. Идея планирования работ на предприятии, будь оно фабрикой, заводом или процессом возведения пирамиды, стара, как мир. Как только люди научились более-менее сносно обращаться с числами, сразу возникло желание подчинить себе с помощью этих чисел производственные процессы. Также давно люди поняли, что экстремальное значение – не всегда самое лучшее, поскольку ему в нашем мире всегда противостоят всевозможные ограничения. Комбинаторика в природе вещей, событий, была всегда.

И всегда было желание убрать хаос, упорядочить работы во времени и этот порядок, пусть даже найденный эмпирическим путем, зафиксировать. Еще в начале 20-го века известный специалист по организации производства Генри Лоуренс Гантт впервые сформулировал, применительно к компании «Банкрофт», производящей хлопчатобумажные ткани, следующие три простых правила организации работы:

•Порядок, в котором должна выполняться работа, теперь определяется в офисе «белым ворот-ничком», а не красильщиком.

•Точная запись лучшего метода крашения в любой оттенок хранится в офисе, соблюдается мастером и более не зависит от записной книжки красильщика или его памяти.

•Все красильщики и машинисты поощряются материально, когда следуют инструкциям или, наоборот, наказываются, когда они не делают этого.



И закрепил Г. Гантт этот порядок работ графически в известной диаграмме, которую теперь мы называем его именем. Начало было положено. Осталось только найти способ, как рассчитать ту оптимальную последовательность работ, которую нельзя нарушать. После внедрения указанных принципов организации производства на текстильной фабрике при значительном сокращении рабочего дня на 25-30% увеличился выход продукции, а заработная плата выросла на 20-60%. [1].

Новая история. «Новую» историю решения задач по оптимальному планированию в производстве принято исчислять от 1939г. Именно тогда в издательстве Ленинградского университета вышла небольшая по объему книжка молодого профессора Л.В. Канторовича «Математические методы организации и планирования производства». Эта монография положила начало научным методам в планировании и организации производства на основе зарождающегося тогда направления экономической математики впоследствии оформившейся в математическое программирование.



Не только «железный занавес» в какой-то мере помешал ознакомиться с этой работой зарубежным ученым, в частности, Дж. Б. Данцигу, который в 1947 году пришел к аналогичным результатам идеи численного решения задач оптимизации, позже названного симплекс-методом.

Причиной «невостребованности» служило отсутствие возможности реализации предложенных моделей и алгоритмов, т.к. ЭВМ еще не было и до появления первого прообраза языка программирования было еще долгих десять лет.

Появление первых вычислительных машин значительно стимулировало развитие работ в области математической экономики, организации и планирования производства. Были разработаны эффективный метод решения целочисленных задач (Р. Гомори), метод ветвей и границ (А. Лэнд, В. Дойг и Дж. Литтл), метод динамического программирования (Р. Беллман) и др. Все эти методы отыскания оптимума в окружающем нас комбинаторном мире находили применение в различных областях экономики и производства. Одна из таких прикладных областей математики под названием Теория расписаний как раз и «взялась» за решение многочисленного класса задач планирования работ на производстве.

Задача планирования технологических операций на станках, опубликованная С.М. Джонсоном в 1954 г., которая показала, что составление расписания уже для трех станков относится к классу задач, трудноразрешимых за приемлемое время (так называемый, класс NP-сложных задач) ничуть не обескуражила заводских специалистов первых отделов АСУ. Если первыми благами компьютеризации могли пользоваться только государственные структуры, перемалывая многомерные балансовые модели Леонтьева или составляя пятилетние планы, то с удешевлением вычислительной техники и появлением первых серийных ЭВМ появилась возможность решать задачи планирования на уровне предприятий и даже для цехов и отдельных участков. Предприятие считалось передовым, если оно разрабатывало собственную АСУП, если пыталось построить расписания работ для своего станочного парка с помощью систем оперативно-календарного планирования собственного же изготовления.

Развитие новых прикладных разделов математики и доступная вычислительная техника класса IBM 360/370, ЕС ЭВМ 1020 – 1060 сделали свое дело в 70-80-х годах – они явились катализатором появления первых АСУП и позволили хотя бы в каком-то приближении решать задачи избавления от хаоса комбинаторики «в мире станков и деталей» [2].

Новейшая история. Какие бы новые сюжеты обращения со временем не придумывали писатели-фантасты, оно, это время, бежит почти по экспоненциальной зависимости. За какие-то двадцать лет человечество «обогнало» закон Мура и взамен мэйнфреймам и доморощенным АСУП, на рынке ИТ теперь бродят новые «звери» зоопарка, которые все также называются - системы управления предприятиями и процессами. Основные разновидности этих систем, которые в настоящее время отвечают за составление планов работ на производстве – это системы классов ERP, MRPII, APS и MES.

Если их предки – системы АСУП довольствовались возможностью составления объемно-календарных планов (реже – план-графиков работы оборудования), обсчетом финансовых перспектив на ближайшую пятилетку при стабильном спросе и расчетом заработной платы, то новые системы включают в себя все новые и новые функции автоматизации деятельности предприятий в условиях динамично развивающегося рынка товаров новейшего общества потребления. Но основной функцией, как и прежде, считается возможность составления плана работ. Именно эта функция, в конечном итоге, позволяет понять – кто, когда и что должен делать. Как же происходит планирование в этих системах и какая из них для каких случаев предназначена?

Планирование в ERP. Мы не будем подробно останавливаться на описании функциональных возможностей ERP-систем не только по причине того, что об этом написано достаточно много, сколько по причине того, что ERP-системы, по сути, не являются прямым инструментом планирования работ на предприятии.

По прошествии десяти лет консультанты и пользователи наконец-то поверили в то, что ERP – это, прежде всего, корпоративная информационная система, система управления предприятием, своего рода кровеносная и нервная система промышленного организма, соединяющая островки логистики многочисленных органов, выполняющих определенные функции (документооборот, управление закупками, поставками, складскими запасами и пр.).


О характере планирования работ, технологических операций на станки и другие единицы технологического оборудования в ERP-системах можно сказать одной фразой – планирование в большинстве систем ведется на основе старого стандарта MRPII [3] без учета текущей загрузки данного оборудования и состояния обработки изделий. Т. е. по сути, любой детальный ERP-план будет практически невыполнимым.



Рисунок 1. ERP: Формирование плана выпуска продукции (производственной программы)

Любое планирование на уровне ERP ограничивается лишь формированием объемного месячного (декадного) плана. Корректировать такие планы оперативно не удается, вот почему их реализация предполагает строгую исполнительскую дисциплину во всех вовлеченных в производственную цепочку подразделениях предприятия. Т.е. можно говорить об организации производства, контролируемого ERP, как производства с определенным запасом «устойчивости» по отношению к возникающим отклонениям от составленного объемного плана.

Вся тяжесть при этом ложится на исполнителей: «как хочешь, но плановое задание к рассчитанному сроку выполни!» И, что особенно важно, ERP, выдав задание всем подразделениям, при возникновении потребности в корректировке планов, не в состоянии с этим справиться, т.к. любой пересчет даст ту же картину общего задания – задания в объемах, но не в детальных сроках по изделиям и операциям, что требуется для управления на уровне цехов.

Продолжение следует...

Публикуется с разрешения Фролова Е. Б.

Литература:

1.Производственный менеджмент. Под ред. С. Д. Ильенковой.-М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 583с.
2. Тимковский В.Г. Дискретная математика в мире станков и деталей. – Наука, М.: 1002. – 144с.
3.Гаврилов Д.А. Управление производством на базе стандарта MRP II. – СПб.: Питер, – 2003. – 352с.
4.Бермудес Дж. Системы оптимизированного производственного планирования: новая причуда или прорыв в области управления производством и цепочками поставок? Производственный обзор. AMR Research.
5.Фролов Е.Б., Загидуллин Р.Р. MES-системы как они есть или Эволюция систем планирования производства. // Генеральный директор, № 4, 2008, с. 84-91.
6.Загидуллин, Р.Р. Оперативно-календарное планирование в гибких производственных системах /Под. ред. В.Ц. Зориктуева. – М.: Изд-во МАИ, 2004. – 208с.

Об авторах:

Фролов Евгений Борисович © 2010,  д.т.н., профессор, Московский государственный технологический университет "СТАНКИН", кафедра "Информационные технологии и вычислительные системы".
Загидуллин Равиль Рустэм-бекович © 2010,  д.т.н., профессор, Уфимский государственный авиационный технический университет (УГАТУ), кафедра "Автоматизация технологических процессов".