Le MRP ne fonctionne pas ... Quelle est l'alternative?

Chers collègues, je vous présente le premier article de la série "Classical Management Methods". Tous les articles qui seront inclus dans cette collection spécialement préparés pour Habr ont été écrits à différentes époques, mais n'ont pas perdu leur pertinence jusqu'à présent.
Sergey Peterkin, Reitstep.

Le MRP ne fonctionne pas ... Quelle est l'alternative?

Planification et optimisation synchrones

Présentation

Les efforts à long terme des fournisseurs de systèmes d'information de classe ERP (Enterprise Resource Planning) en Russie ont finalement été couronnés de succès: les dirigeants d'une part importante des entreprises nationales sont convaincus qu'ils ont besoin de tels systèmes car ils peuvent (comme indiqué) vraiment résoudre les problèmes de planification de la production et approvisionnement. Un par un, les principaux développeurs russes annoncent la disponibilité de fonctions de planification et de gestion de la production dans leurs systèmes qui répondent à la «norme» MRP-II (Manufacturing Resource Planning -, planification des ressources de production). Les entreprises qui ont introduit des systèmes ERP et tentent de gérer la production avec leur aide commencent même à apparaître dans diverses industries. Cependant, la planification avec leur aide est pour une raison plus difficile qu'auparavant. Pourquoi? Des consultants expérimentés affirment que la raison en est que "... la mauvaise culture de production, les spécifications et les processus techniques inexacts, les changements constants de conception, le suivi du niveau des stocks non opérationnel ...", et, oh, l'horreur, "... il n'y a pas de maître agrégé stratégique et / ou de planification" .

Tout cela est vrai, mais combien se sont demandé: tous les modes de gestion occidentaux (surtout 30 ans) sont-ils aussi bons qu'ils sont présentés? C'est une chose de planifier le travail d'une entreprise occidentale de 50 à 100 personnes, travaillant longtemps et avec succès dans un environnement stable, c'est une autre chose de «tourner» dans des conditions russes, de gérer un géant industriel debout ou une jeune usine en développement, dont beaucoup envieraient la vitesse de réaction à l'évolution de la demande Concurrents occidentaux. Peut-être que les racines de nombreuses implémentations de systèmes ERP infructueuses dans les entreprises industrielles russes se trouvent précisément dans une tentative d'utiliser un algorithme imparfait pour une planification qui n'est efficace que lorsque «tout va bien»?
De nos jours, peu de gens seront surpris ou intéressés par une description détaillée des algorithmes de calcul des besoins et de planification. Néanmoins, l'auteur a pris la liberté de décrire une fois de plus brièvement l'algorithme de planification MRP et d'analyser pourquoi il n'était pas efficace dans la plupart de nos entreprises réelles en application pratique. De plus, il ne s'agit pas simplement d'un rejet de ce qui est bien connu de tous, et a été proposé, notamment, une fois par l'auteur. L'article propose un autre algorithme de planification dépourvu des défauts traditionnels de MRP II. Cette méthode peut être appliquée à toute entreprise ayant une production discrète ou une production continue, qui peut être réduite à discrète.

Planification des ressources pour MRP-II. Qu'est-ce qui ne va pas?

Rappelons brièvement les principes de calcul des besoins selon l'algorithme MRP-II.

Données initiales:

• Plan de production / prévisions / commandes clients.
• spécifications et processus opérationnels des produits manufacturés,
• niveau des stocks dans les entrepôts et les lieux de stockage,
• revenus attendus des fournisseurs et de la production, livraisons attendues aux consommateurs,
• chantiers avec horaire de travail.

Planification

Sur la base d'informations sur la prévision de la demande ou le plan de production, les spécifications du produit, les besoins bruts en matériaux, composants et assemblages intermédiaires sont déterminés.

S'il existe des informations sur les travaux en cours, les stocks de matériaux et de composants, les matériaux en transit, les besoins nets en pièces produites et achetées sont déterminés en quantité et en temps, par la méthode de planification sans tenir compte de la charge de production réelle.

S'il existe des itinéraires technologiques avec une indication de la complexité opérationnelle et des taux de production, ainsi que la prise en compte des informations sur le calendrier de fonctionnement de l'équipement et les tâches de production effectuées, la charge de production est calculée et, en cas de surcharge, une nouvelle planification est effectuée.

En cas d'anomalies, par exemple, en raison de la procédure de planification automatique, les dates de début de production / d'achat sont dans le passé) replanification manuelle pour les postes pour lesquels le système génère des messages sur les exceptions.

L'algorithme semble assez holistique et logique. Et en théorie, cela est vrai. Si nous le démontons à l'aide de l'exemple de fabrication d'un produit réel (lampe de poche, pelle, table, vélo, ordinateur, etc.), il n'y a aucun doute: cela nous convient. Mais attendez un instant! Afin de produire une lampe de poche ou une pelle, assembler un ordinateur à partir des unités principales, un calcul automatisé des besoins peut être effectué à l'aide de tableaux Excel. Ces entreprises n'ont pas besoin d'un système de planification automatisé complexe. MRP, d'autre part, les fonctions de calcul des besoins ont tendance à utiliser des entreprises russes produisant des produits assez complexes.

Et dans ce cas, dans la pratique, le calcul MRP-II ne peut en aucun cas les aider. Pourquoi? Parce que ...

1. MRP "ne sait rien d'aujourd'hui . " Le calcul des dates de début est toujours effectué à partir de la date du besoin planifié. Si la période par rapport au besoin planifié (la période allant d '«aujourd'hui» à la date d'expédition) s'avère inférieure au délai total du produit planifié, le système planifie le début des travaux conformément au plan du passé.

Certes, dans ce cas, le système générera des messages pour les exceptions . Cependant, dans la pratique, il peut y en avoir tellement qu'il n'y en a tout simplement pas assez pour leur «analyse» du temps réel alloué à la planification. Considérons l'entreprise industrielle russe moyenne avec un nombre total d'environ 500 personnes. Supposons qu'il prenne en moyenne plusieurs dizaines de commandes clients par jour et produise des produits «plus complexes que les vélos», c'est-à-dire ayant une spécification composée de plusieurs dizaines de lignes. Ces conditions sont remplies par la majorité des entreprises industrielles russes dans presque toutes les industries. Pour lui, les écarts par rapport à l'idéalité, le nombre d'exceptions après chaque exécution MRP sera dans les centaines d'enregistrements. Les utilisateurs «heureux» des systèmes avec l'algorithme de planification MRP-II connaissent bien ce fait. L'essentiel: le plan est irréaliste .

2. Plans MRP sans utilisation réelle des ressources . Lors de la planification, un délai fixe standard est utilisé, c'est-à-dire durée totale de production non opérationnelle. Le fait que n'importe quel espace de travail puisse être occupé à ce stade n'est pas pris en compte par l'algorithme. Cependant, il existe une issue: le lancement de la fonction CRP ( Capacity Requirement Planning ), avec laquelle il est le plus souvent possible de "développer" les goulots d'étranglement. Dans ce cas, en règle générale, les conditions de production de toutes les pièces planifiées par le système changent également. C'est-à-dire après avoir démarré la fonction CRP, vous devez redémarrer le MRP, qui formera à nouveau un plan de production sans tenir compte aujourd'hui et des ressources limitées. Et donc - dans un cercle ...

En théorie, de telles approximations cohérentes dans la formation des plans sont tout à fait réalisables. Cependant, en règle générale, dans la pratique des entreprises russes, lorsque nous résolvons des problèmes de planification pour des dizaines ou plus de produits ayant, en règle générale, plus de cinq niveaux d'imbrication et consistant en des dizaines - des centaines - de milliers d'unités, de pièces, de composants, à la suite d'une telle planification, il s'avère toujours irréaliste le plan. Sans oublier que lors du calcul de l'utilisation de la capacité (CRP), la planification automatisée n'est pas possible en tenant compte des itinéraires alternatifs, et le calcul lui-même (calcul CRP ou MRP) avec la puissance de calcul finale durera plus d'une heure. Bien sûr, la vitesse de calcul dépend du logiciel et de la puissance de calcul. Mais sur la base d'une expérience pratique, l'auteur peut conclure que pour une entreprise de construction de machines de taille moyenne avec une base de données de 30 mille produits (ce qui n'est pas tellement pour nos constructeurs de machines), composants, pièces, matériaux et composants, fabrication de produits ayant 5-7 niveaux l'imbrication, le calcul du MRP et du CRP prendront en moyenne environ 4 heures chacun.

3. Le MRP ne peut pas résoudre le problème de la modification du calendrier de production d'un produit de tête particulier en cas de problème avec l'un des composants du niveau inférieur, car ne sait rien de la racine du besoin. Cet inconvénient est inhérent à l'algorithme de calcul lui-même. MRP calcule les exigences de haut en bas, niveau par niveau pour tous les produits de base de données (voir Fig. 1). Par conséquent, dans la plupart des cas, il n'est pas possible de déterminer correctement la source du besoin.



Par conséquent, pour MRP, toutes les commandes sont «grises» (voir ci-dessous). C'est-à-dire en cas de problèmes de fabrication d'un composant inclus dans plusieurs produits, il n'est pas possible de déterminer, par exemple, quel client doit être informé du report de la commande.



En relation avec la figure ci-dessus, considérons un exemple. Dans le cadre du plan des expéditions pour les commandes des clients, il est prévu d'acheter des composants. Lors de la planification selon l'algorithme MRP, il s'avère que même en tenant compte du stock de sécurité, l'achat de plusieurs lots des composants nécessaires devait être effectué il y a 5 jours. Du fait que les besoins calculés par l'algorithme MRP sont dépersonnalisés, il n'est pas possible de déterminer la date à laquelle des commandes reçues doivent être modifiées.

Quelle est l'alternative?

Une alternative existe sous la forme d'un algorithme de planification relativement récent apparu et déjà adopté par de nombreux fournisseurs d'ERP utilisé dans les systèmes APS et MES qui étaient autrefois complètement séparés (APS - Advanced Planning and Scheduling System - planification et optimisation synchrones - STR, MES - Manufacturing Execution System) . Désormais, l'algorithme APS est considéré comme une percée dans la pratique de la gestion d'entreprises industrielles, comparable au développement de l'algorithme MRP-II il y a plus de trois décennies. «... obligée dans une large mesure par le développement de la technologie informatique, APS offre non seulement la réponse la plus rapide, mais aussi la meilleure aux questions éternelles d'une entreprise industrielle:

• que pouvons-nous produire;
• quand nous pouvons expédier;
• comment mieux utiliser les ressources disponibles pour répondre à la demande ... "

Mais ce n'est que de la publicité. Ainsi disent les représentants de presque toutes les entreprises opérant dans le domaine des systèmes d'information. Cependant, peu de personnes peuvent raisonnablement expliquer comment l'algorithme APS peut résoudre le problème de planification et comment il doit être utilisé. Le plus souvent, lors de la vente d'une «boîte noire» avec un bouton magique est offerte. Mais, selon la profonde conviction de l'auteur, ne comprenant pas l'algorithme du système, il ne peut pas être utilisé pour résoudre les problèmes de planification d'une entreprise russe moderne.

Et, avant de passer à la description de l'algorithme STR, nous notons que l'APS n'est pas:

• uniquement au moyen d'une «planification rapide et subtile»,
• version rapide de MRP-II,
• optimiseur de planification ou deuxième étape de mise en œuvre du système MRP-II / ERP,
• algorithme de programmation uniquement pour des données parfaitement parfaites,
• méthodologie uniquement pour les entreprises avancées et les entreprises travaillant sur commande,
• Norme APICS.

Planification des ressources APS. Comment ça marche

Actuellement, il existe plusieurs algorithmes APS disponibles dans le commerce: modèles de réseau, modèles de simulation de modélisation mathématique (modélisation utilisant des réseaux de neurones, utilisant une programmation linéaire, etc.), réseau d'optimisation, etc. Plus de détails sur les avantages et les inconvénients de ces algorithmes et les limites de leur application sont décrits dans le livre de l’auteur «Juste à temps pour la Russie». Ci-dessous, en résumé, un algorithme de calcul des plans est présenté en utilisant l'algorithme de réseau d'optimisation le plus utilisé.

Données initiales:

• plan de production / prévisions / commandes clients.
• spécifications et processus opérationnels des produits manufacturés,
• niveau des stocks dans les entrepôts et les lieux de stockage,
• revenus attendus des fournisseurs et de la production, livraisons attendues aux consommateurs,
• ressources et groupes de ressources.

L'algorithme APS utilise un véritable modèle d'entreprise, qui est fondamentalement différent du MRP, c'est-à-dire pas des centres de travail (sections) abstraits et définis de manière rigide avec des machines identiques, qui, en règle générale, doivent correspondre à des sections de travail et ne peuvent pas être `` réparties '' entre plusieurs ateliers ou l'ensemble de l'entreprise, mais les ressources réelles de l'usine, c'est-à-dire personnes, machines-outils ou groupes d'équipements, zones, outils et équipements, etc. (fig.3). Dans le cadre du MRP II, une description adéquate d'une équipe de travailleurs effectuant simultanément des travaux sur plusieurs chantiers conduit au fait que pour les postes de travail du système ERP, le nombre de travailleurs est déterminé à 1,5; 3,17 personnes, etc.



Contrairement au MRP classique, les ressources de l'algorithme APS (modèle d'optimisation de réseau) peuvent avoir des attributs qualitatifs supplémentaires, tels que les qualifications des travailleurs ou leur rang, les caractéristiques de l'équipement ou des outils, par exemple, «ancien», «nouveau», où «ancien» équipement déterminé par exemple par un groupe de précision ou une vitesse de traitement réels. De plus, chaque horaire de travail peut être défini pour chaque ressource et les ressources peuvent être combinées en groupes de ressources, ce qui est un analogue approximatif des sites de travail (centres de travail) du modèle MRP. En outre, les ressources peuvent être combinées en groupes de ressources qui ont également un nom très réel («tourneurs de la 2e catégorie», «tourneurs de la 6e catégorie» - voir ci-dessus. S'il n'y a pas de grille de décharge standard GOST pour le personnel de l'entreprise, sa propre , qui existe vraiment dans chaque entreprise. Un exemple est l'expérience de travail.


Voici un exemple de définition de processus dans un nouveau modèle d'entreprise.
Produit A:

• opération 050 "travail des métaux de précision"; groupes de ressources nécessaires: traitement de précision et tourneur de 6e catégorie , ressources nécessaires: travailleur de 6e catégorie, machine n ° 1 .
• opération 055 "usinage normal des métaux"; groupes de ressources nécessaires: traitement normal, tourneur de 2e catégorie , ressources nécessaires: ouvrier de 2e catégorie OU ouvrier de 3e catégorie OU ouvrier de 6e catégorie, machine n ° 1. OU numéro de machine 2 .

Avec cette définition des ressources, il n'est pas nécessaire de déterminer des itinéraires alternatifs, il suffit de déterminer les groupes de ressources possibles, dont les composants seront triés séquentiellement lors de la planification. Dans le même temps, leur disponibilité simultanée dans le temps sera vérifiée, par exemple pour les équipes de jour ou de soir

Planification

La formation d'un plan de production ou d'expédition pour les commandes des clients à l'aide de l'algorithme APS sera la suivante.

Étape 1. Calcul des besoins en matériaux. Détermination de la première date de début, de la date d'approvisionnement et de la date d'expédition / date de sortie du produit fini

Le calcul est effectué selon l'algorithme MRP, mais avec deux différences significatives.

1. Le calcul n'est pas pour tous les objets de tous les produits de base de données du même niveau d'imbrication, mais pour tous les composants de chaque produit «tête», dont le besoin à une certaine date peut être déterminé par le plan de production, la commande client ou la prévision de la demande. C'est-à-dire d'abord, le premier produit est pris (selon une certaine règle de sélection), calculé «de haut en bas, du futur au passé», puis le second, etc. jusqu'à ce que pour tous les produits, les besoins en matériaux ne soient pas calculés (voir. Fig. 4). Pour l'avenir, nous notons que c'est pour cette raison qu'il est possible de calculer les dates d'achèvement prévues de chaque commande client ou tâche de production spécifique.



2. Dans le cas où les dates de début de production / d'achat de certaines pièces / matériaux sont dans le passé (le système "entre en vigueur" aujourd'hui - voir Fig. 5), la méthode de planification change pour. Les éléments sont pris séquentiellement avec les dates de début des travaux, plus tôt aujourd'hui , et, en utilisant la méthode de planification à partir d' aujourd'hui , une nouvelle date d'achèvement de la production ou une date de livraison du fournisseur est déterminée.



Étape 2. Détermination des dates de début / fin en tenant compte du chargement des ressources existantes.
«Push», c'est-à-dire planification ascendante, depuis le passé.

1. Après avoir déterminé la date de début de production / d'achat du tout premier article / composant de la chaîne de production, en utilisant la méthode de planification à partir de la première date de production / d'achat, séquentiellement, à partir de la première, les dates et heures de début et de fin sont déterminées, chaque opération prenant en compte le nombre limité chargement d'une ressource à partir d'un groupe de ressources donné. Si, dans un intervalle de temps donné, la puissance disponible sur cette ressource est insuffisante (tous les travailleurs / unités d'équipement sont chargés ou les outils ne sont pas disponibles):

1) selon les règles spécifiées dans le système, dans le groupe de ressources défini pour cette opération, la ressource disponible est sélectionnée, l'opération est redéfinie pour elle,

2) en l'absence d'une telle ressource, toutes les opérations de cette partie sont transférées séquentiellement vers la «fenêtre» temporaire libre la plus proche de la première ressource libre. Ainsi, les dates de début / fin de chaque opération pour la production d'un composant ou d'un produit fini donné sont déterminées (Fig. 6).

2. Actions selon la revendication 1. sont effectuées pour toutes les pièces par niveaux, en commençant par le plus bas. Ainsi, la date de début de production de la suivante est déterminée en fonction de la chaîne technologique du produit (la dernière date de fin est prise).

3. Les actions décrites aux paragraphes 1 à 2 sont effectuées dans toute la structure du produit de bas en haut, jusqu'à ce que la date finale de préparation du produit final soit déterminée.



Étape 3. Réduisez le temps de production total.
"Tirer", c'est-à-dire planification descendante du présent au passé.
À la date de l'achèvement définitif des travaux défini ci-dessus, les dates de production / d'approvisionnement de toutes les pièces / matériaux du produit en question sont «tirées» en tenant compte de la charge de ressources, c'est-à-dire pour les pièces / matériaux de niveau inférieur, les dates de début / fin sont redéfinies à plus tard (dans le cas général).



Une fois le cycle de planification terminé pour un article, la même planification est exécutée pour l'article suivant à partir de la base de données de production. Dans le même temps, les besoins en matières réservées au premier produit ne sont consommés qu'en cas d'excédent (production prenant en compte le lot minimum), et lors du calcul du temps en tenant compte de la charge en ressources, la charge planifiée du nouveau calcul est «superposée» à celle créée par le calcul précédent. Ensuite, la planification est effectuée pour le prochain produit, etc.

Selon l'implémentation logicielle de l'algorithme, le calcul peut être effectué à la fois pour un produit (pour une tâche de production spécifique ou pour une commande client) et pour tous les produits de la base de données, soit avec une remise à zéro totale de la charge et la préservation des matériaux réservés.

Dans le mode de planification «unique» (nécessaire pour l'entreprise travaillant sur commande), chaque commande est calculée de haut en bas, imposant ses besoins à ceux précédemment planifiés.

En mode de replanification générale, pour tout l'horizon de planification, tous les besoins planifiés précédemment sont réinitialisés (à l'exception des tâches mises en production), une séquence d'objets pour la planification est sélectionnée (plan, tâches de production, exigences de reconstitution du stock de sécurité, prévision de la demande, commandes clients, etc.). De plus, selon l'algorithme décrit ci-dessus, un par un, les produits sélectionnés sont planifiés séquentiellement.
Avec un tel replanification, les dates d'achèvement des tâches précédemment planifiées mais non mises en production peuvent changer («aller de l'avant»). Cependant, le plan global sera réel.

Optimisation

La deuxième partie de la méthode est l'optimisation de la production. L'optimisation de la production est effectuée pour les tâches de production planifiées et / ou déjà lancées, en tenant compte de tous les goulots d'étranglement. De plus, dans la plupart des systèmes, il est possible d'imposer un certain nombre de restrictions au processus de gestion opérationnelle de la production. Malheureusement, la description des algorithmes d'optimisation les plus courants dépasse le cadre de cet article. Nous ne notons que les plus courants, tels que: combiner les lots de production à partir du calcul de la collection optimale pour le lancement en production, établir la séquence des tâches de production et calculer l'optimisation de la préparation des équipements (par exemple, lors de la peinture d'un produit avec différentes couleurs, la séquence des tâches sera: des tons clairs à plus l'obscuritépour réduire les opérations de nettoyage intermédiaires), etc.

Conclusion

Cela ne veut pas dire que l'algorithme APS est le bouton magique qui planifie parfaitement tout et tout dans l'entreprise. Un système d'information d'entreprise avec un algorithme de planification APS n'est qu'une condition nécessaire mais non suffisante pour une planification efficace d'une entreprise industrielle. Cependant, l'utilisation d'algorithmes de planification anciens et inefficaces dans un système d'entreprise peut limiter considérablement les chances de succès d'une entreprise.
Si vous choisissez un système ERP qui, entre autres, devrait également résoudre les problèmes de planification de la production, choisissez un système qui peut résoudre ce problème exactement dans votre entreprise, un système avec un algorithme intégré pour une planification réelle. Puisqu'il est généralement impossible de mettre en œuvre un tel système par nous-mêmes, il est nécessaire d'aborder soigneusement le choix d'une entreprise qui assume le rôle de consultant externe. Comme l'un des critères de sélection, il faut utiliser le niveau de compétence de ses employés dans le domaine des méthodes de planification modernes, parmi lesquels, comme le montre l'article, l'APS doit être présent.

Et pourtant ... Pour résoudre le problème de la planification de la production d'une véritable grande entreprise russe, il n'est pas toujours nécessaire d'acheter pour beaucoup d'argent et péniblement long pour mettre en œuvre l'ensemble du système ERP avec ou sans module APS. Il est souvent possible d'implémenter relativement rapidement dans l'entreprise uniquement la fonctionnalité APS + s'interface avec les systèmes d'inventaire existants et les systèmes CAD - PDM. Ce sont généralement des projets très rapides (pas plus de six mois) et efficaces. Mais cela n'est possible que si l'entreprise fournisseur comprend ce qu'il faut faire et comment le faire, et dispose également des outils nécessaires pour cela, c'est-à-dire Système ERP avec fonctions de planification construites à l'aide de l'algorithme APS. Mais comment faire cela est matériel pour un article séparé.

... et puis il y aura des projets plus réussis et des entreprises russes fonctionnant efficacement!

Une autre alternative au MRP II consiste à utiliser la technologie Exactly On Time pour gérer nos installations. L'examen de cette norme nécessite une publication distincte.

Peterkin S.V.

ANNEXE

« Plus en détail sur l'algorithme de planification MRP »

1ère étape. Calcul des besoins nets en matériaux sur la base des données sur la composition du produit (spécification)
A ce stade, le calcul des besoins en matériaux, assemblages et composants est effectué en tenant compte des disponibilités ou des travaux en cours.





2ème étape. Calcul des besoins nets pour les matériaux sur la base des données sur la composition du produit Calcul des besoins nets dans le temps. À ce stade, les quantités requises sont calculées en tenant compte de toutes les entrées et dépenses de matériaux. Si, à cette étape, le système détecte une diminution du niveau de l'article en dessous d'un certain niveau, la quantité qui doit être achetée ou produite pour répondre au besoin est déterminée.



Il est également possible de calculer les besoins nets en tenant compte de la règle du lot (lot de commande minimum, multiplicité de lot, fréquence de commande).

3e étape. Détermination des conditions d'achat et de fabrication.À ce stade, pour le service de planification (service d'approvisionnement), le système détermine le moment du début des actions pour mettre en œuvre les besoins nets calculés. L'algorithme MRP prend comme début la date de mise en œuvre du besoin final et «filme» le processus de fabrication du produit ou d'achat de matériaux dans le temps, déterminant ainsi les dates de début des opérations de production avec des composants (pièces) de niveau inférieur, jusqu'à la détermination des dates de formation des commandes pour les fournisseurs.



L'algorithme de calcul peut être illustré à l'aide du schéma suivant:



Notez que lors de la planification, il utilise le principe de chargement illimité , c'est-à-dire que lors du calcul, les capacités de production limitées des autres ressources sont ignorées.