Календарное планирование

Введение

В мировой экономической  практике одной из главных задач  является задача оптимизации производства. Под оптимизацией, в частности, понимается оптимизация затрат, качества, времени производства. В настоящее время оптимизация по времени и объему производства сводится к задаче календарного планирования. Такие задачи начали решать с помощью методов математического программирования почти 50 лет назад. Календарное планирование с течением времени не утратило актуальности, но даже повысило свою значимость, в том числе и социальную. Бурное развитие рыночной экономики вызвало рост конкуренции, и поэтому сейчас фирмы стараются не только представить на рынке лучший товар, но и максимально оптимизировать своё производство, сократить затраты. Следствием этого стало появление множества различных методов, с помощью которых решаются задачи календарного планирования. В данной курсовой работе будут рассмотрены: суть задачи календарного планирования, методы решения, применение задач в современной практике и рассмотрен пример задачи календарного планирования с помощью метода сведения к транспортной задаче.

Определение и  суть задачи календарного планирования

Задача календарного планирования является эффективным  инструментом управления проектами  фирмы. Календарный план даёт четкое представление об этапах производства, длительности этапов, количестве и видах привлекаемых ресурсов на каждом этапе. То есть, весь процесс производства делится на конкретные виды работ, определяется, какие ресурсы и в каком количестве требуются для каждого этапа, затем создается оптимальный план по времени выполнения и затратам. Например, строительство представляет собой одну большую работу, делящуюся на много более мелких различных этапов. Также есть задачи, в которых этапы не являются частью одной общей работы, а служат временным промежутком производства, то есть работа на данных этапах одинаковая. Например, производство мороженого по месяцам. Каждый месяц определяются количество затрачиваемых ресурсов, спрос на продукцию и соответственно уровень выпуска.

Также календарное планирование можно определить следующим образом: это процесс определения очередности  использования материальных и производственных ресурсов до уровня операций на ближайший  временной период  с целью обеспечения  заданных сроков выполнения заказов.

Календарное планирование осуществляется на этапе разработки проекта предприятия. Целью такого планирования является снятие неопределенностей  временного и затратного характера  на каждом этапе производства, то есть получение точного и полного расписания проекта с учетом работ, их длительностей, необходимых ресурсов, которое служит основой для исполнения проекта.

Результатом календарного планирования является утвержденный руководством фирмы календарный план проекта (производства).

Календарное планирование может включать в себя:

1. планирование содержания проекта;
2. определение последовательности работ и построение сетевого графика;
3. планирование сроков, длительностей и логических связей работ и построение диаграммы Ганта;
4. определение потребностей в ресурсах (люди, машины, механизмы, материалы и т.д.);
5. расчет затрат и трудозатрат по проекту.

Исходя из длительности сроков, различают планирование: календарное (по дням, сменам, часам) и декадное, месячное, квартальное или объемно – календарное (соответственно по декадам, месяцам, кварталам).

Существуют также и  упрощенные формы календарных планов. При краткосрочном планировании, например, в строительной практике часто используется упрощенная форма календарного планирования в виде списка работ со сроками их выполнения. Такая форма не обладает наглядностью и не приспособлена для оптимизации, но при решении текущих задач на ближайшие дни или недели она приемлема в силу простоты и быстроты своего составления. Обычно это результат соглашения о сроках работ между исполнителями, который записывается в виде протокола технического совещания, распоряжения или другого текущего документа.

К упрощенной форме следует  также отнести планирование строительства  в денежной форме. В этом случае некоторая оптимизация возможна, но она решает такие вопросы лишь в крайне обобщенном виде, так как относится в первую очередь к финансированию строительства. Календарный план в денежном выражении обычно составляется для особо крупных объемов работ, когда элементом планирования выступает целый объект или комплекс объектов.

В настоящее время  существует много методов календарного планирования, но все они опираются  на одни и те же принципы, а именно: принципы прямого и обратного планирования и принцип ограниченной и неограниченной загрузки.

Прямое планирование предполагает, что выполнение заказа начинается с поступления заказа (независимо от срока его исполнения), после чего все операции планируются вперед (из прошлого в будущее), начиная с этой даты. Такой подход позволяет рассчитать срок исполнения заказа и определить самую раннюю дату отгрузки заказа. Обратное планирование заключается в планировании последней операции, причем за отправную точку принимается установленная дата исполнения заказа. После этого все предшествующие операции планируются в обратном порядке (из будущего в прошлое). Обратное планирование позволяет определить время начала производства для его своевременного выполнения. При неограниченной загрузке возможность несоответствия мощности рабочего центра и объема запланированных для него заказов игнорируется. В результате в некоторые периоды времени имеет место превышение загрузки рабочего центра над его мощностью, что не исключает недозагрузки рабочего центра в других случаях. Принцип ограниченной загрузки учитывает ограничения мощности рабочего центра. В случае если мощность рабочего центра недостаточна для обработки всех запланированных заказов, часть из них может быть перенесена на другие периоды.

Часто бывает так, что  в конкретном рабочем центре примерно в один и тот же момент времени оказывается сразу несколько производственных заданий, ждущих своей очереди на выполнение. В этом случае возникает вопрос, в какой последовательности эти задания выполнять, каким образом назначать приоритеты исполнения? На этот вопрос существуют различные ответы:

1. Первым пришел – первым вышел. Наиболее простой метод, при котором рабочие задания выполняются по принципу очередности поступления в данный рабочий центр;
2. Ранняя дата окончания операции. Первым выполняется рабочее задание, которое имеет самую раннюю планируемую дату завершения;
3. Короткое время производства. Первым выполняется рабочее задание с самым коротким временем производства. В случае использования этого способа объем незавершенного производства, как правило, низок, но повлиять на сроки выполнения рабочих заданий невозможно;
4. Длительное время производства. Метод, противоположный предыдущему;
5. Критическое отношение. Приоритет рабочего задания тем выше, чем меньше критическое отношение (КО) времени, оставшегося до завершения задания ко времени, оставшемуся до конца производства. Это наиболее эффективный способ, обусловливающий, в среднем, высокую степень своевременности выполнения заказов при сравнительно невысоком уровне незавершенного производства.

Методы календарного планирования

В настоящее время существует несколько методов календарного планирования. Различия между этими методами зависят от того, какой вид производства и каким способом решается сама задача календарного планирования.

Виды календарного планирования

Рассмотрим различные  методы календарного планирования, которые определяются стратегией производства: единичное (позаказное), серийное, массовое.

Единичное (позаказное) производство характеризуется большим количеством заказов на изготовление разнообразной продукции единицами и малыми, не повторяющимися партиями. При этом в одних изделиях преобладают механические работы, в других монтажные и т.д. Следовательно, при календарном планировании заказы должны быть сгруппированы так, чтобы обеспечить наилучшее сочетание сроков изготовления с равномерной загрузкой рабочих центров. Чтобы выдержать такое условие, прежде чем заключать договора с заказчиком, делается предварительный расчет производственного цикла изготовления заказа. Другой отличительной особенностью планирования единичного производства является включение в цикл изготовления заказа всех стадий подготовки производства и изготовления изделия, т.е. разработка конструкции, технологии, нормирования затрат труда, проектирование и изготовление оснастки, изготовление, испытание и доводка изделий. Календарное планирование такого вида основывается на разработке и соблюдении сквозных цикловых графиков технической подготовки каждого заказа к производству и его поэтапного выполнения, в увязке с цикловым графиком по другим заказам.

Календарное планирование в единичном производстве включает в себя расчет производственного  цикла по каждому заказу и расчет необходимого числа рабочих мест по определенному алгоритму. На основе этих расчетов и с учетом возможного межоперационного неиспользования деталей формируется по каждому заказу объемно-календарный график выполнения заказа. График строят в порядке, обратном ходу технологического процесса, то есть применяют обратное планирование. По графику определяется общий цикл изготовления заказа, который сопоставляют с заданным сроком. Продукция, имеющая более длительный цикл изготовления, запускается в производство раньше, чем другие детали, для того чтобы согласовать бесперебойное их поступление на сборку. Для взаимной увязки по времени и более полного использования оборудования и площадей по всем заказам составляется сводный объемно-календарный график. Чтобы избежать совпадения работ на одном и том же оборудовании для нескольких заказов, необходимо откорректировать сроки выполнения работ, предусмотренные графиком выполнения отдельных заказов. Необходимо определить мероприятия по ликвидации узких мест и доставить недогруженное оборудование.

Сводный объемно-календарный  график ежемесячно корректируется с учетом данных о выполнении производственной программы рабочими центрами, состоянии незавершенного производства и заказа о новых заданиях. Одновременно уточняется номенклатура и объем работ. С учетом этих особенностей окончательно уточняется сводный объемно-календарный график заказов и на основании его каждому рабочему центру выдается месячная производственная программа работ.

Для серийного типа производства характерно изготовление одного изделия разных модификаций или нескольких видов изделий сериями¹ различной величины. Для серийного производства также характерна обработка деталей и сборочных единиц партиями². В зависимости от номенклатуры изготовляемых изделий и степени устойчивости элементов конструкции в оперативном планировании применяются основные системы планирования: комплектная, которая имеет разновидности, комплектно-узловая, комплектная и комплектно-технологическая, машинно-комплектная, планово-комплектная и подетальная, которая имеет разновидности: собственно подетальная система и система непрерывного планирования. Эти системы отличаются по характерным признакам:

• планово-учетная единица (деталь, конструкторский узел, группа деталей с общим сроком подачи на сборку);
• календарно-плановые нормативы (размер партии, производственный цикл, задел и т.д.);
• форма планового задания (квартальная и месячная подетальная программа, графики запуска-выпуска);
• область применения (небольшая, средняя, большая номенклатура изделий с учетом типа производства).

В основе планирования серийного  производства лежат календарно-плановые нормативы. Они включают в себя размер партии, нормативный размер партии и периодичность запуска партий, производственный цикл, опережение запуска-выпуска партии, деталей и узлов изделий, уровень заделов и объем незавершенного производства. С точки зрения производительности труда целесообразна работа большими партиями, так как уменьшается подготовительно-заключительное время, приходящееся на одну деталь. Однако увеличение партии ведет к увеличению производственного цикла и росту незавершенного производства. Поэтому нахождение оптимальной партии сводится к установлению такого числа деталей, при котором минимальны затраты на одну деталь. Величина партий деталей, узлов и изделий предопределяет периодичность процессов производства при данной программе и таким образом создает своеобразный ритм серийного производства, что существенно отличает его от единичного, в котором подобная периодичность отсутствует.

При массовом производстве оперативное планирование проводится по каждой детали. С ритмом выпуска изделий цехом окончательной сборки согласованы ритмы остальных поточных линий. Ритмичная работа находит отражение в ежедневном выпуске одинакового или равномерно-нарастающего количества продукции. Нормативно-календарные расчеты включают в себя установление регламента работы поточных линий, цикла изделий и нормы незавершенного производства в виде внутрилинейных и межлинейных заделов. Межлинейные заделы обеспечивают начальную операцию смежных поточных линий и по своему назначению подразделяются на транспортные, оборотные, страховые.

Модели календарного планирования

Модели календарного планирования начали разрабатывать  с 1939 г., когда появились публикации Л. В. Канторовича. Задачам календарного планирования (составления расписаний) посвящены работы зарубежных ученых Джонсона (1934 г.) и Р. Беллмана (1956 г.), которые сформулировали общую задачу календарного планирования. Внимание исследователей к этой проблеме привлекала как ее практическая важность, так и конкретность и кажущаяся простота постановки. Дальнейшие разработки вели по двум направлениям: попеки теоретической возможности решить задачу КП с помощью аппарата математического программирования для упрощенных абстрактных моделей и попытка решения конкретных задач методами эвристического поиска. Работы, направленные иа решение задачи составления расписания как оптимизационной многовариантной задачи, не дали значительных результатов для практики. Анализ таких моделей и методов решения подробно проведен в книге. Решения с помощью метода эвристического поиска задачи составления квази оптимальных или «хороших», «приемлемых» расписаний имели теоретическое значение и позволили получить ряд реально работающих расписаний, используемых на производстве. Недостаток их заключается в следующем: они рассчитаны иа заданный критерий качества расписания и пригодны лишь для определенных производственных ситуаций, что характерно для крупносерийного производства.