Модели планирования материальных и финансовых ресурсов (MRP/ERP)

Модели MRP/ERP с момента возникновения развивались эволюционно. С целью оптимального управления производством в середине 1960;х гг. APICS сформулировало принципы управления материальными запасами предприятия. Эти принципы легли в основу концепции MRP, основными положениями которой являются [8]:

• • описание производственной деятельности как потока взаимосвязанных заказов;
• • учет ограничения ресурсов при выполнении заказов;
• • обеспечение минимизация производственных циклов и запасов;
• • формирование заказов снабжения и производства на основе реализации и производственных графиков;
• • привязка движения заказов к экономическим показателям;
• • завершение выполнения заказа к тому моменту, когда он необходим.

Развитие вычислительных средств и наличие концепции привело к тому, что в 1970;х гг. стали появляться первые автоматизированные системы, реализующие MRP-концепцию.

Методика MRP декларирует, какие процессы учета и управления должны быть реализованы на предприятии, в какой последовательности они должны выполняться, и содержит рекомендации о том, как они должны выполняться.

Дальнейшее развитие концепции MRP шло по пути расширения функциональных возможностей предприятия в сторону более полного удовлетворения потребностей клиентов и снижения производственных издержек. В результате в конце 1970;х гг. концепция MRP была дополнена положениями о формировании производственной программы в масштабах всего предприятия и контроля ее выполнения на уровне подразделений (Closed Loop MRP или, другими словами, воспроизведение замкнутого цикла в MRP-системах). Следующим шагом стало появление концепции MRPII, основным содержанием которой стало прогнозирование, планирование и контроль производства по всему циклу, начиная от закупки сырья и заканчивая отгрузкой товара потребителю.

MRPU представляет собой методологию, направленную на эффективное управление всеми ресурсами производственного предприятия. В общем случае она обеспечивает решение задач планирования деятельности предприятия в натуральных единицах, финансовое планирование в денежном выражении. Эта методология представляет собой набор проверенных на практике принципов, моделей и процедур управления и контроля, использование которых способствует улучшению показателей экономической деятельности предприятия.

Стандарт APICS на системы класса MRRII содержит описание 16 групп функций системы:

• 1) Sales and Operation Planning (планирование продаж и производства);
• 2) Demand Management (управление спросом);
• 3) Master Production Scheduling (составление плана производства);
• 4) Material Requirement Planning (планирование материальных потребностей);
• 5) Bill of Materials (спецификации продуктов);
• 6) Inventory Transaction Subsystem (управление складом);
• 7) Scheduled Receipts Subsystem (плановые поставки);
• 8) Shop Flow Control (управление на уровне производственного цеха);
• 9) Capacity Requirement Planning (планирование потребностей в мощностях) ;
• 10) Input/output control (контроль входа/выхода);
• 11) Purchasing (материально-техническое снабжение);
• 12) Distribution Resource Planning (планирование ресурсов распределения);
• 13) Tooling Planning and Control (планирование и управление инструментальными средствами);
• 14) Financial Planning (управление финансами);
• 15) Simulation (моделирование);
• 16) Performance Measurement (оценка результатов деятельности).

По мере накопления опыта моделирования производственных и непроизводственных операций содержание этих групп уточняется, постепенно охватывая все больше функций. При этом следует иметь в виду, что перечисленный функциональный состав относится только к управлению производственными ресурсами предприятия.

Стандарт MRPU делит сферы отдельных функций (процедур) на два уровня: необходимый и опциональный. Для отнесения к классу MRPU автоматизированные системы управления должны выполнять определенный объем необходимых (основных) функций (процедур).

Состав функциональных модулей и их взаимосвязи имеют глубокое обоснование с позиции теории управления. Они обеспечивают интеграцию функций планирования и согласование различных процессов управления во времени и пространстве. Представленный набор модулей является не избыточным, что позволяет, в основном, сохранять его неизменным в системах следующих поколений. Более того, многие понятия, методы и алгоритмы, заложенные в функциональные модули MRPU, остаются неизменным в течение длительного времени и входят в качестве элементов в системы следующих поколений. По этой причине методологию MRPU можно считать базовой.

Для каждого уровня планирования MRPU характерны такие параметры, как степень детализации плана, горизонт планирования, вид условий и ограничений. Эти параметры для одного и того же уровня MRPU могут изменяться в широком диапазоне в зависимости от свойств производственного процесса на предприятии. С другой стороны, в зависимости от характера производственного процесса возможно применение на каждом отдельном предприятии определенного набора функциональных модулей MRPU. Таким образом, MRPU является гибкой и многофункциональной системой, применение которой возможно в широком спектре условий.

Принадлежность корпоративной информационной системы (КИС) к классу MRPU должна означать функциональную поддержку программным обеспечением выполнения следующего цикла: «планирование заказов —» планирование потребности в сырье и материалах планирование производственных ресурсов —> контроль над исполнением производственной программы -" обратная связь".

В общем виде система управления предприятием, построенная в соответствии со стандартом MRPU, имеет следующий вид (рис. 4.6).

Дадим краткую характеристику вышеперечисленных функциональных блоков MRPU.

• 1. Бизнес-планирование: процесс формирования плана предприятия наиболее высокого уровня; планирование долгосрочное, план составляется в стоимостном выражении; наименее формализованный процесс выработки решений.
• 2. Планирование спроса: процесс прогнозирования (планирования) спроса на определенный период.
• 3. Планирование продаж и производства: бизнес-план и план спроса преобразуются в планы продаж основных видов продукции (как правило, от 5 до 10); при этом производственные мощности могут не учитываться или учитываться укрупненно; план носит среднесрочный характер.

План продаж по видам продукции преобразуется в объемный или объемно-календарный план производства видов продукции. Под видом здесь понимаются семейства однородной продукции. В этом плане впервые в качестве планово-учетных единиц выступают изделия, но представления о них носят усредненный характер. Например, речь может идти обо всех моделях телевизоров с одинаковым размером экрана, выпускаемых на заводе (без уточнения моделей). Часто этот модуль объединяется с предыдущим.

• 4. План-график выпуска продукции: план производства преобразуется в график выпуска продукции. Как правило, это среднесрочный объемно-календарный план, задающий количества конкретных изделий (или партий) со сроками их изготовления.
• 5. Планирование потребностей в материальных ресурсах: в ходе планирования на этом уровне определяются в количественном выражении и по срокам потребности в материальных ресурсах, необходимых для обеспечения графика выпуска продукции.

Входными данными для планирования потребностей в материалах являются спецификации изделий (состав и количественные характеристики комплектующих конкретного изделия) и размер текущих материальных запасов.

• 6. Планирование производственных мощностей: как правило, в этом модуле выполняются расчеты по определению и сравнению располагаемых и потребных производственных мощностей. С наибольшими изменениями этот модуль может применяться не только для производственных мощностей, но и для других видов производственных ресурсов, способных повлиять на пропускную способность предприятия. Подобные расчеты обычно производятся после формирования планов практически всех предыдущих уровней с целью повышения надежности системы планирования. Иногда решение данной задачи включают в модуль соответствующего уровня. Входными данными при планировании производственных мощностей являются также маршрутизация выпускаемых изделий.
• 7. Управление заказами клиентов: реальные потребности клиентов сопоставляются с планами выпуска продукции.

Рис. 4.6. Система управления предприятием, построенная в соответствии со стандартом MRPII

• 8. Управление на уровне производственного цеха: формируются оперативные планы-графики. В качестве планово-учетных единиц могут выступать детали (партии), сборочные единицы глубокого уровня, детале-(партие-) операции и т. п. Длительность планирования невелика (от нескольких дней до месяца).
• 9. Оценка исполнения: по сути, в данном модуле оценивается реальное исполнение всех вышеперечисленных планов, с тем чтобы внести корректировки во все предыдущие циклы планирования.

Связь между уровнями в MRPII обеспечивается универсальной формулой, на которой строится система. Задача планирования на каждом уровне реализуется как ответ на четыре вопроса:

• 1) что необходимо выполнить?
• 2) что необходимо для этого?
• 3) что есть в наличии?
• 4) что необходимо иметь?

В роли ответа на первый вопрос всегда выступает план более высокого уровня. Этим и обеспечивается связь между уровнями. Структура ответов на последующие вопросы зависит от решаемой задачи.

Дальнейшее развитие систем MRPU связано с их перерастанием в системы нового класса — «Планирование ресурсов предприятия» (Enterprise Resource Planning, ERP). Системы этого класса ориентированы на работу с финансовой информацией для решения задач управления большими корпорациями с разнесенными территориально ресурсами. Сюда включается все, что необходимо для получения ресурсов, изготовления продукции, ее транспортировки и расчеты по заказам клиентов. Помимо перечисленных функциональных требований, к системам ERP предъявляются и новые требования по применению графики, использованию реляционных баз данных, CASE-технологий для их развития, архитектуры вычислительных систем типа «клиент — сервер» и реализации их как открытых систем. Системы этого класса активно развиваются с конца 1980;х гг.

Следует отметить, что подход к решению задач планирования производства в системах ERP до недавнего времени оставался в основном неизменным, т. е. в том виде, в каком он утвердился в системах MRPU. Коротко его можно определить как подход, базирующийся на активном применении календарно-плановых нормативов на производственные циклы. Недостаток такого подхода состоит в том, что он вступает в противоречие с необходимостью оптимизации планирования. Элементы оптимизации планирования в традиционных MRPU/ERP системах встречаются только на нижнем уровне — при решении задач оперативного планирования с применением методов теории расписаний. С ростом мощностей вычислительных систем, внедрением MRPU/ERP, поиском новых более эффективных методов управления в условиях конкуренции с середины 1990;х гг. на базе систем MRPU/ERP появляются системы нового класса, которые получили название «Развитые системы планирования» (Advanced Planning/Scheduling —APS). Для этих систем характерно применение экономико-математических методов для решения задач планирования с постепенным снижением роли календарноплановых нормативов на производственные циклы.

Рост производительности и снижение незавершенного производства за счет внедрения таких систем объясняется тем, что при определении длительности производственного цикла в него не закладывается заранее усредненное время пребывания сырья в очередях. Данный подход особенно эффективен для сложного многономенклатурного производства. В то же самое время он требует существенного повышения профессионального уровня управленческого персонала.

Следующее направление в развитии автоматизации управления предприятиями состоит в интеграции систем MRPU/ERP с другими автоматизированными системами, имеющимися на предприятиях. В их числе — системы CAD/CAM, управления технологическими процессами и системами, системы финансовой отчетности и т. п. Системы такого класса получили название «Компьютерные интегрированные системы» (Computer Integrated Manufacturing — CIM). Эти системы используются, начиная с 1990;х гг.

Таким образом, система MRPU постоянно эволюционирует и совершенствуется. В каждый момент времени в концепциях MRPU/ERP можно выделить, условно, три слоя.

В первом слое находятся те методы и средства, которые проверены практикой и закреплены в виде стандартов.

Второй слой составляют достаточно устойчивые, часто применяемые методы и приемы, которые, однако, не носят обязательного характера. Эти методы и приемы можно обнаружить при более глубоком анализе функциональных структур. В качестве примеров можно привести методологию скользящего планирования в MPS/MRP, алгоритмы образования партий в MRP, правила приоритетов в SFC и многое другое.

Этот слой, жестко не регламентируемый, тем не менее, представляет собой довольно стройную систему взаимосвязанных идей и методов.

К третьему слою идей и методов MRPU/ERP следует отнести то новое, что вносят в свои базовые системы фирмы-производители программных продуктов. Реализованные на их основе новые информационные технологии представляют собой «know-how» фирм-разработчиков. Как правило, именно в этом слое можно обнаружить значительные отличия в продуктах различных фирм. Некоторые из новых технологий в состоянии оказывать серьезное влияние на эффективность построения крупных информационных систем.

Видное место среди идей и методов систем MRPU/ERP принадлежит специально разработанным методикам внедрения систем. Анализ литературы показывает, что на Западе сложилось устойчивое представление о том, в какой последовательности и какими методами следует внедрять системы типа MRPU/ERP. Тщательное планирование проектов по внедрению, организация деятельности коллективов, упор на переподготовку персонала всех уровней (особенно высшего уровня) — вот далеко не полный перечень условий достижения положительных результатов. Наличие мощной инфраструктуры и методологии построения систем способствовало в итоге достижению высокого уровня эффективности при внедрении систем управления типа MRPU/ERP на промышленных предприятиях. По некоторым оценкам внедрение подобных систем способно привести к сокращению запасов на 8—30%, росту производительности труда на 8—27%, возрастанию количества заказов, выполненных в срок на 7—20%.

На рис. 4.7 представлены цели внедрения систем типа MRPU/ERP.

Рис. 4.7. Цели внедрения систем типа MRPII/ERP.

Дальнейшим развитием моделей MRPU/ERP является архитектура, ориентированная на сервисы — Service Oriental Architecture (далее — SOA) и ориентированные на сервисы бизнес-приложения — Service Oriental Business Application (далее — SOBA). Развитие этих направлений связано с тем, что существенным недостатком ERP является отраслевая специфика [20]. MRPU, служащая основой для многих ERP, — это методология планирования дискретных, большей частью машиностроительных производств. Ряд факторов привел к многочисленным неудачным попыткам внедрения подобных систем на других производствах и к проблеме адаптации программного продукта под конкретное производство. Ситуацию усугубило распространение таких методологий планирования, как заказное, гибкое производство (agile manufacturing) и «экономичное производство» (lean manufacturing). Таким образом, возникла проблема гибкости и универсальности интерфейса управления производством.

В основе идеологии SOA — интеграция множественных, одновременно работающих разных предприятий, территориально разнесенных бизнес-приложений. Это могут быть как вновь внедряемые, так и унаследованные, в том числе традиционные ERP-системы. В определенном плане появление SOA — возврат к идеологии мейнфреймов, но на другом качественном уровне. Если мейнфреймы объединяли вычислительные ресурсы, то SOA объединяют и позволяют использовать данные и приложения.