Производство под заказ (ETO).

Фирмы, работающие по заказу, производят сложные – единственные в своем роде – продукты и стремятся к сокращению сроков выполнения заказов как к ключевому компоненту конкурентоспособности. В фирмах ETO (Engineer-to-order) технологический процесс является ключевым параметром выполнения заказа. Учитывая, что время выполнения заказа зависит от скорости исполнения и правильного планирования, одним из важнейших критериев является точное определение последовательности операций перед технологической службой.

Итак, как выглядит рабочий процесс ETO Рабочий процесс ETO отличается от процесса изготовления на склад. В нем есть дополнительные этапы, требующие обширных расчетов и проектирования как со стороны продаж, так и со стороны дизайна продукта. Также требуется точная система управления изменениями на протяжении всего производственного процесса, а также постоянный мониторинг и оценка затрат, чтобы убедиться, что реальные производственные условия остаются в рамках заявленной структуры затрат. Вот основные этапы рабочего процесса ETO:

Инжиниринг продаж . Производственный заказ обычно начинается с запроса предложения (RFQ). Здесь заказчик описывает результаты, а также функциональность и требования к готовому продукту. После получения RFQ торговый персонал тесно сотрудничает с инженерами по продуктам и установленными возможностями компании, чтобы составить предложение, отвечающее требованиям клиентов, и позволяющее компании достичь целей по прибыли. Часто в этом процессе требуется большое количество интеграций, пока не будет утверждена желаемая конфигурация продукта.
Планирование процессов . В отличие от производства на склад, производство по индивидуальному заказу часто отличается в зависимости от продукта. Может случиться так, что компания производит варианты стандартного продукта с индивидуальными элементами, или может потребоваться новый метод производства или линия для каждого конкретного продукта. В результате планирование процесса должно быть четко определенным, точным и гибким, чтобы производитель мог оставаться в рамках своих производственных возможностей и оставаться в пределах ожидаемых затрат. Планирование процесса будет включать документацию по проектированию, поиску и заказу деталей и компонентов, производственные графики, включая основные или второстепенные требования к инструментам и связанные с ними затраты. Он также будет включать в себя надежный и хорошо задокументированный процесс управления изменениями с определенными механизмами утверждения и стоимости для изменений на этом пути.
Управление запасами . Поскольку для продуктов ETO часто требуются специализированные компоненты, которые нельзя использовать в других продуктах, важно точное управление запасами. Точное управление запасами имеет решающее значение как для предотвращения использования специализированных деталей не по назначению, так и для поддержания производственной линии и производственного графика в соответствии с планом.
Производство . В системе MTS большие объемы однородных продуктов и производственных циклов позволяют использовать больше точек данных, что обеспечивает более точную калькуляцию затрат и точное понимание трудозатрат, отходов, времени такта и других переменных. С продуктами ETO тот факт, что каждый продукт представляет собой новую итерацию или продукт, вводит возможность неизвестных переменных. Точные и динамичные спецификации, автоматизированное планирование производства, а также управление рабочей силой и цехом имеют решающее значение в производственном процессе. Это особенно верно, когда вводятся заказы на изменение, которые могут потребовать корректировки процессов производственной линии в одном или нескольких местах на заводе.

Несмотря на то, что производство по индивидуальному заказу может быть трудным, существуют определенные методы, которые можно предпринять, чтобы сделать этот процесс управляемым. Эти методы должны быть встроены в культуру производителя, чтобы упростить процесс производства ETO:

Установите глубокие каналы связи. Поскольку производство ETO требует гораздо большего участия клиентов по сравнению с MTS или MTO, необходимо установить открытую, доступную и документированную связь с клиентом. Это верно, начиная с этапа запроса предложений и заканчивая производством и отгрузкой. Поскольку производственные требования часто включают несколько итераций и изменений конструкции на протяжении всего процесса, инженерам, специалистам по продажам, снабжению, закупкам и производству необходимо будет регулярно общаться.
Сочетайте инженерные и производственные возможности . Поскольку продукт либо новый, либо потому, что он производится для конкретного заказчика, дизайн продукта в среде ETO может быть в высшей степени инновационным и творческим. Важно, чтобы производство и проектировщики работали в тесном контакте, чтобы согласовать инженерные потребности с производственными возможностями. Это можно сделать с помощью контрольных списков и другой стандартизированной работы, которая помогает сузить и определить неотъемлемые возможности компании.

Это не ограничивает инновации. Скорее, это поможет производителю понять, как продукт вписывается в его текущие производственные возможности и мощность, как точно структурировать его спецификацию (BOM), затраты и другие важные производственные функции, а также поможет определить, какие компоненты нужны, если таковые имеются.

Сосредоточьтесь на точной документации . Будучи уникальным продуктом, производство ETO может нести дополнительную ответственность в виде требований безопасности, правил и других переменных. Точная документация от начала до конца процесса имеет решающее значение. Это включает в себя последовательную нумерацию деталей, точные спецификации, точные модели затрат и надежное управление запасами в режиме реального времени.
Развертывание системной автоматизации. Весь опыт продаж, проектирование и квалифицированная производственная работа мало что значат, если невозможно управлять затратами, отходами и рабочим процессом. А в сегодняшней глобальной производственной среде с разветвленными цепочками поставок и субподрядчиками важно, чтобы на заводе была система планирования потребности в материалах (MRP), планирования ресурсов предприятия (ERP) или какая-либо автоматизированная система для управления производственным потоком. Достаточно сложно вручную управлять средой MTS или MTO без систематизации. Но сделать это для производства ETO практически невозможно.

Поэтому в данной статье рассмотрим подходы к планированию, для получения хороших (не обязательно оптимальных) результатов работы. Рассмотрим новый подход к упорядочиванию сложных процессов, которые были протестированы с использованием реальных данных типичной промышленной фирмы ETO и признаны в том, что они быстрые, простые в использовании и доступны.

При обсуждении фирм ETO важно учитывать несколько важных ограничений. Первый из них заключается в том, что технологический процесс является узким местом. Это действительно так, он является основным процессом и никогда не передается на аутсорсинг. Кроме того, конкуренция со стороны других фирм заставила некоторые фирмы сократить свои издержки на 50% поскольку ресурсы для технологических процессов являются дорогостоящими. В результате инженерный персонал часто ограничен в ресурсах. Во-вторых, большинство фирм ETO используют собственные системы планирования ресурсов предприятия (ERP), что является значительным капиталовложением. Следовательно, попытка убедить эти фирмы отказаться от своих ERP-систем, скорее всего, будет трудной задачей! К сожалению, несмотря на необходимость исследования инженерного процесса, подавляющее большинство
исследований, проведенные для фирм ETO рекомендуют комплексное глобальное планирование цехов(участков).

Они представляют собой инструмент оценки проектных решений для больших
изделия на заказ. Этот инструмент выбирает концепцию проектирования, которая требует наименьшего количество прогнозируемого времени с минимальным использованием ресурсов. Цель состоит в том, чтобы выполнять эту задачу, имея дело с разнообразным набором инструментов проектирования.

Диспетчер оптимизирует использование ресурсов. Если использование определенного ресурса падает ниже заданной цели, или если уровень эффективности альтернативного ресурса лучше, чем текущий ресурс, диспетчер запускает процесс планирования для создания задачи в матрице, которая содержит зависимости.

Процесс планирования определяет, в каком порядке оцениваются определенные варианты проектирования. Задача планирования определяется авторами как задача цеха (в отличие от задачи с одним станком).

Парето-оптимальный набор расписаний с помощью матрицы задач выбирает расписание, которое максимизирует использование ресурсов, минимизирует количество потерь и сводит к минимуму время для завершения оценки концепции проекта. Основная проблема данного подхода заключается в его сложности, обусловленной определением задачи планирования.
Поскольку проблема планирования определяется как задача участка, время вычислений, вероятно, будет проблемой из-за сложности логики задачи.
В отличие от того, что было предложено другими, в этой статье предлагается более надежный подход, который использует выходные данные ERP и фокусируется на планировании только процесса проектирования, а не каждого процесса всей системы. Новая методология устраняет присущую среде ETO сложность планирования за счет использования правил диспетчеризации (DR). По сравнению с вышеупомянутыми методами, DR имеет низкую вычислительную сложность, поскольку ему нужно только вычислить, какое задание обрабатывать следующим, а не определять всю последовательность всех заданий в очереди. Кроме того, DR очень легко реализовать.

В литературе можно найти три основных типа подходов к упорядочиванию, в которых в качестве входных данных используются сроки выполнения: на основе допусков, на основе резерва и на основе соотношения. В своем исследовании Бейкер (1984) исследует подходы каждой из этих трех категорий и приходит к выводу, что эффективность подходов, основанных на резерве, эквивалентна подходам, основанным на разрешении. Ссылаясь на Таблицу 1, Бейкер и Трич (2009) обнаружили, что кратчайшее время обработки (SPT) работает достаточно надежно для целевых функций доли задержек (PT) и среднего запаздывания (MT). Кроме того, Бейкер сообщает, что модифицированный срок выполнения (MDD) хорошо подходит для проблемы динамической максимальной задержки (T) для одной машины, а ранний срок выполнения (EDD) максимизирует минимальный уровень обслуживания в стохастической среде с одной машиной. Кроме того, этот автор обнаружил, что EDD является методом выбора среди фирм ETO.

Последовательность исследований в процессе разработки ETO
Как упоминалось ранее, имеющиеся в литературе исследования не применимы непосредственно к среде ETO. Кроме того, существует очень мало информации о процессе проектирования ETO и о том, как рассчитываются сроки выполнения проектирования. Поэтому с профильными экспертами (МСП) из пяти фирм ETO различных отраслей были проведены консультации. С каждой из фирм ETO было проведено исследование в отношении процессов и потоков, которые они использовали, включая методы установления сроков.

Инженерный процесс отличается от традиционных процессов в цехах, поскольку его входы и выходы носят чисто интеллектуальный, а не физический характер. Таким образом, чтобы получить представление о том, как осуществляется секвенирование в фирмах ETO, МСП на каждом участке были опрошены об их индивидуальных технологических потоках, включая входы и выходы, а также детали задач на каждом этапе. Неудивительно, что проблемы среды ETO вынудили каждую из фирм принять аналогичные технологические этапы. Собранные данные суммируются в виде общей диаграммы IDEF0 (см. рис. 1)

На этапе A1 устанавливается первоначальный срок выполнения задания. Сроки выполнения намеренно устанавливаются достаточно широкими, чтобы покрыть существующую неопределенность. После того, как заказ получен, фирма должна указать дату выполнения заказа на этапе A2. Информация о задании передается на этап разработки (A3). Исследования показали, что в отношении последовательности для среды проектирования ETO существует несколько ограничений. Во-первых, среда ETO сложна, и каждая работа уникальна и зачастую сложна. Кроме того, имеется ограниченный объем информации. Ссылаясь на рисунок 2, первый шаг в процессе разработки (A3.1) — это процесс обзора и определения последовательности, при котором информация о задании сканируется на наличие компонентов, не находящихся в инвентаре с длительным сроком выполнения заказа. Кроме того, рабочие данные оцениваются, чтобы гарантировать, что жизненно важные данные, требуемые действующей инженерной дисциплиной (например, электрические схемы, лестничные диаграммы и другие детали), не содержат дефектов чистоты. Эти дефекты чистого заказа включают в себя недостающую информацию, не предоставленную отделом продаж, неверную информацию в том смысле, что она неверна, неосуществима или бессмысленна, а также конфликтующую информацию между двумя или более частями данных. Например, лестничная диаграмма может требовать логики, которая не может быть правильно переведена в ожидаемые компоненты.

Дефекты «чистого порядка» являются основным источником изменчивости в среде ETO и вызывают циклы доработки в процессе разработки (этапы A3.2 и A3.4). Эти вопросы в фирмах ETO являются проблематичными. Действительно, четырехлетнее исследование, проведенное фирмой А, показало, что 37% заказов содержат какую-либо ошибку чистого заказа. Обычно время цикла устранения дефектов чистоты может занимать до 2 недель. Однако, если выясняется, что причиной дефекта является клиент, связывается с отделом продаж ETO, после чего начинаются переговоры, что может увеличить время цикла устранения неполадок. По данным Фирмы А, устранение такого дефекта может занять 60 и более дней. Кроме того, если клиент виноват или если клиент инициирует изменение, срок выполнения может быть перенесен. Если переговоры о чистом заказе становятся неразрешимыми, также возможно, что заказ будет отложен или даже отменен.

После того, как проверка заказа на чистоту завершена, задание последовательно переходит к этапу A3.1. Как упоминалось ранее, исследования с пятью партнерскими фирмами показали, что метод секвенирования EDD используется в качестве общей практики. Основная причина использования EDD — простота. Каждая из фирм заявила, что предпочитает простые и легкие в использовании методы, которые можно запустить с помощью электронной таблицы. Это соответствует выводам о том, что на практике наиболее широко используются простые и надежные подходы. В противном случае фирмы, скорее всего, не будут использовать данную методологию. Процесс составления расписания обычно проводится еженедельно по нескольким причинам. Во-первых, технологический процесс ETO может занимать до половины производственного времени. Таким образом, инженерная задача рассматривается как длительный процесс. Во-вторых, инженерный этап представляет собой сложный интеллектуальный процесс, и перерывы в нем могут привести к завышенному уровню ошибок. Таким образом, когда инженер приступает к работе над заданием, желательно, если это вообще возможно, чтобы ему было разрешено выполнять инженерную задачу без перерыва (без прерывания работы). В противном случае известно, что постоянное изменение графика вызывает нервозность.

После того, как задание определено в последовательности и назначено инженеру, следующим шагом в процессе (A3.3) является фактическая инженерная задача, в ходе которой входные данные задания преобразуются в осязаемый дизайн продукта. Учитывая высокую сложность изделий ETO, сами инженеры обычно обладают большим опытом, и их трудно заменить. Кроме того, из-за высокой сложности продукта каждая из фирм-партнеров ETO использует запатентованную систему программного обеспечения для автоматизированного проектирования рабочих мест (CAJECSS). При проектировании задания инженер выбирает предопределенные характеристики, которые есть в системе. Затем CAJECSS использует логические таблицы для создания соответствующих инженерных выходных данных (например, электрических схем и чертежей сборки). Кроме того, он также создает спецификацию верхнего уровня, которая используется на последующем шаге планирования производства для заказа материалов. Только когда процесс проектирования завершен, можно закупить оставшиеся компоненты нижнего уровня. После того, как компоненты будут в наличии, можно приступать к самому производственному процессу.

Эти результаты приводят к насущному вопросу: как можно разработать возможности планирования, которые сосуществуют с существующими системами ERP, для очень сложной инженерной среды ETO, оставаясь при этом реалистичными, надежными, приемлемыми и легко реализуемыми? Можно предположить, что ответ просто заключается в применении того, что уже исследовано в литературе. Однако большая часть этих исследований предполагает, что время выполнения каждой работы известно или может быть легко оценено. Однако, поскольку каждая работа уникальна, в среде ETO это просто возможно. Другими словами, обзор литературы и исследования фирмы ETO показали, что необходима политика последовательности, которая:

• надежна и относительно проста в реализации и использовании (на основе электронных таблиц),
• точна (улучшена по сравнению с EDD)
• дополняет систему ERP (напомним, что многие фирмы вложили значительные средства в свои системы ERP и не спешат их заменять).

Прогнозирование времени потока.
На основании предыдущих обсуждений процесс проектирования можно смоделировать со следующими допущениями:

• поступления динамичны,
• машины выполняют одно задание за раз,
• время переналадки не зависит от последовательности выполнения работ,
• машины всегда доступны,
• не допускаются простои.

SPT хорошо известен как надежный алгоритм секвенирования. Однако, учитывая характер инженерной среды ETO, ничего заранее не известно о времени обработки. Чтобы преодолеть эту проблему, определим семь инженерных факторов, которые можно использовать в этом контексте для прогнозирования времени обработки заданий с использованием подхода, основанного на регрессии. Эти факторы:

• x1 – количество функциональных требований
• x2 – количество основных компонентов
• x3 – количество проектных взаимозависимостей
• x4 – количество технологий
• x5 – количество регламентов и стандартов
• x6 – количество подсистем
• x7 – наличие эталонной работы

Хотя множественная регрессия использовалась другими, она никогда не применялась для таких процедур, которые бы использовали специфические для ETO факторы сложности (CF). После того как процедура регрессии сгенерирует прогнозируемое время обработки для каждого задания j, их можно использовать в качестве входных данных для SPT. Структура этого подхода (называемая RegSPT) состоит из трех частей, которые дополняют друг друга. В первом компоненте используется множественная линейная регрессия с использованием основного уравнения CF, состоящего из семи CF.

Конец первой части.

Источник: Sequencing jobs in an engineer-to-order engineering environment Douglas H. Grabenstetter and John M. Usher* Department of Industrial and Systems Engineering, Mississippi State University, MS 39762, USA