Zarządzanie

Kiedy sadzić APS?

4 lipca 2017

Czym cechuje się system klasy Advanced Planning and Scheduling? Na co zwrócić uwagę podczas wyboru aplikacji? Czy implementacja APS potrzebuje wsparcia zewnętrznej firmy? Jakie błędy są najczęściej popełniane podczas wdrożenia?

Architektura IT w firmie produkcyjnej stanowi złożony system – składa się z wielu podsystemów, wspomagających dziedzinowe obszary jej działania. Jednym z nich jest APS, niebędący jednak systemem samowystarczalnym. Dlatego, aby omówić problematykę celu wdrożenia aplikacji, należy opisać kontekst jej funkcjonowania w całym systemie. Siłą rzeczy artykuł będzie więc traktował o systemie ERPII (ważna uwaga: pod tym pojęciem niekoniecznie kryje się system monolityczny). Integracja systemów ma wiele form. Najbardziej znana z nich to współdzielenie danych, ale może ona także oznaczać np. ich wymianę, co ma miejsce w kontekście odrębnej aplikacji APS.

[emaillocker id=”1065″]

Model pojęciowy

Podstawowym narzędziem analizy biznesowej jest tworzenie modeli pojęciowych. Są to słowniki pojęć w formie graficznej. Zdefiniowane w nich hasła łączy się na diagramach za pomocą tzw. faktów (zdarzeń).

Rysunek 1. Uproszczony model pojęciowy firmy produkcyjnej (opr. własne autora, diagram faktów notacji SBVR)

Analiza ma dwa podstawowe cele: uporządkowanie pojęć i ich znaczeń oraz wykrycie i opracowanie, podzielonego na spójne dziedzinowe obszary, zakresu działania firmy. Rysunek numer 1 przedstawia  przykładowy, uproszczony na potrzeby artykułu, produkt takiej analizy. Pojęcia biznesowe są odwzorowywane na diagramie (prostokąt) i łączone kluczowymi dla siebie faktami. Na modelach pojawiają się skupiska gęsto połączonych ze sobą pojęć, między którymi (skupiskami)  liczba połączeń jest relatywnie mała. Na diagramie wyróżniono typowe dla firm obszary (od lewej): Produkcja, Logistyka, Zarządzanie produktami, Rachunkowość, Obsługa kontaktów z klientami. Jest to, oczywiście, bardzo uproszczona wersja, pokazująca mechanizm prowadzenia analizy. Pojęcia opisują przedmioty, działania lub ich cechy, są wykorzystywane w treści dokumentów (np. nazwy pól formularzy), w ich tytułach, itp. Nie należy jednak takich modeli utożsamiać z modelami danych. Analiza pojęciowa to przesłanka do opracowania architektury komponentów IT. Założenie podstawowe to uznanie, że każdy wewnętrznie silnie powiązany obszar pojęciowy to „kandydat” na spójny (niepodzielny) komponent. Natomiast proste i rzadkie procesy zachodzące między tymi skupiskami kandydują na miejsca wymiany informacji (interfejsy między podsystemami lub aplikacjami). Pierwsze spostrzeżenie to brak tytułowego APS. Dlaczego? Popatrzmy na to, co oferuje rynek.

Typowe podsystemy IT oferowane na rynku

Definicje powstały na podstawie serwisu Encyklopedia Zarządzania mfiles.pl (opisane w kolejności alfabetycznej):

Advanced Planning and Scheduling (APS) rozwija, jak dotychczas, przede wszystkim zakresy funkcji realizowanych w obrębie MRP II. Zapewnia bowiem szybszą reakcję łańcucha dostaw na zmieniające się potrzeby klientów lub w przypadku pojawiania się dodatkowych, niespodziewanych zamówień. Innym atutem systemów tej klasy jest integrowanie planów produkcyjnych z dystrybucyjnymi (B. Tinham, 2000, s. 17). Jako natychmiastowe korzyści z zastosowania akcentowane są lepsza obsługa klienta oraz redukcja poziomu zapasów. Specjaliści wdrażający systemy klasy APS podkreślają, że zastosowanie takiego modułu nie stanowi (samo w sobie) rozwiązania problemu reagowania na nagłe zmiany wielkości zapotrzebowania na oferowane produkty. W dalszym ciągu konieczne jest bowiem permanentne monitorowanie przebiegu procesów produkcyjnych oraz realizacji zadań w obrębie dziedzin wspomagających.

Computer Aided Design (CAD) – to komputerowo wspomagane projektowanie, które ma zastosowanie głównie w inżynierii budowlanej, mechanicznej oraz elektrycznej [P. Nowakowski. 2006, s. 11]. Do głównych zadań systemu CAD należy opracowanie, bazującej na stworzonym modelu trójwymiarowym, dokumentacji projektowej oraz przygotowywanie prezentacji tworzonego obiektu w celu jego demonstracji potencjalnym odbiorcom. [P. Nowakowski. 2006, s. 12]. Na podstawie tak opracowanej dokumentacji, system CAD bezbłędnie generuje detaliczne listy detali i podzespołów. Zarządzanie wersjami projektów pozwala na nadzór nad partiami oraz unikatowym wykonaniem produktów.

CRM to system informatyczny umożliwiający implementację strategii CRM (zarządzania kontaktami z klientami). Najczęściej ma budowę modułową oraz szereg dostępnych funkcji, m.in.: ewidencję klientów, grupowanie kontaktów, zarządzanie projektami, narzędzia do personalizacji działań, a także wspomaganie dalszej współpracy (nawet po odejściu pracownika, który się nim zajmował). CRM powinien współdziałać z pozostałymi systemami w przedsiębiorstwie. (E. Frąckiewicz, 2005, s. 56).

Manufacturing Execution System (MES) dostarcza informację, która pozwala na optymalizację operacji produkcyjnych, począwszy od procesu zamówienia, aż do etapu dostarczenia produktów gotowych. Jest to system udostępniający informacje o funkcjonowaniu linii produkcyjnej w czasie rzeczywistym, lub quasi-rzeczywistym. (źr. MESA International).

Manufacturing Resource Planning (MRPII) to rozwinięty system planowania zasobów wytwórczych przedsiębiorstwa, opracowany w 1989 r. przez Amerykańskie Stowarzyszenie Sterowania Produkcją i Zapasami (APICS). Pozwala na planowanie zasobów produkcyjnych, obejmuje sterowanie zasobami i produktami przedsiębiorstwa, zarządzanie działalnością oraz (uzupełniony o moduły planowania sprzedaży, zarządzania kadrami, stanowiskami roboczymi, gotówką itp.) aspektem finansowym przedsiębiorstwa. (Klonowski, 2004, s. 66-87).

PLM tworzy i zarządza cyfrowo produktem lub całym zakładem, zapewniając firmie i realizowanym przez nią przedsięwzięciom spójną strukturę informacyjną. (źr. www.controlengineering.pl)

Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) należy do warstwy nadrzędnej systemu sterowania automatyki przemysłowej. Głównym zadaniem SCADA jest wizualizacja procesu w czasie rzeczywistym oraz umożliwienie ingerencji (sterowania poszczególnymi elementami wykonawczymi, zadawania parametrów, zmiany nastaw) z poziomu, mającego do dyspozycji stację komputerową, operatora. SCADA najczęściej zawiera następujące elementy:

  1. Wizualizację procesu w postaci grafik synoptycznych,
  2. Archiwizację danych produkcyjnych,
  3. Moduł raportowy,
  4. Moduł podstawowej analizy i przeglądu danych historycznych,
  5. Moduł udostępniania danych wyższym warstwom struktury zarządzania przedsiębiorstwem w celu analizy szczegółowej (systemy MES, ERP, PLM). (źr. systemy-sterowania.pl)

Warehouse Management System (WMS) – to kompleksowe rozwiązanie informatyczne (oprogramowanie, urządzenia, usługi i serwis), pozwalające na zarządzanie ruchem produktów w magazynie oraz optymalizujące wykorzystanie jego przestrzeni. Szczególnym zadaniem realizowanym w ramach systemów WMS jest bezbłędna lokalizacja towarów oraz kontrola przebiegu obrotu magazynowego. W systemie operator może wygenerować etykietę i oznaczyć nią jednostki towarowe lub, w momencie przyjmowania towaru do magazynu, wprowadzić do systemu informacje zawarte na etykiecie nadanej jej wcześniej przez inny podmiot. System, składający się z wyżej wymienionych podsystemów, przedstawia rysunek 2.

Rysunek 2. Struktura komponentów systemu ERP II  (opr. własne autora)

Na diagramie zobrazowano podsystemy oraz podstawowe elementy komunikacji miedzy nimi, polegającej głównie na wzajemnym „użyciu danych”. Podaż tych aplikacji na rynku potwierdza, opisany na początku artykułu, podział na kluczowe podsystemy dziedzinowe. Dodatkowo istnieją również specjalizowane podsystemy, których nie wykazała analiza pojęciowa, bazująca na standardowych procesach (występujących w każdej firmie produkcyjnej). Na rynku natomiast funkcjonują firmy o dużej złożoności działania. Dla ich strategii charakterystyczna jest większa szczegółowość kontroli i planowania w wybranych obszarach dziedzinowych (wymaga to precyzyjniejszej, niż przedstawiona, analizy). System APS to właśnie taki przypadek: jego wdrożenie jest uzasadnione tam, gdzie wymagane (lub możliwe) jest zarządzania sporą ilością szczegółów i większa automatyzacja zarządzania.

 Komunikacja pomiędzy podsystemami

Rysunek nr 2 przedstawia typową architekturę systemu ERP II, pozwalającą lepiej zrozumieć jego budowę. Serce firmy produkcyjnej to linia produkcyjna. Mimo że obsługiwana przez ludzi, to interfejsem dla pozostałych podsystemów jest MES – podsystem, który zamienia wszystkie istotne fakty z produkcji (systemy czujników i podzespołów wykonawczych) w strumień zrozumiałych dla pozostałych systemów danych. MESy są coraz częściej dostarczane (w różnej formie) przez producentów, wraz z maszynami i całymi liniami technologicznymi (więcej o tym w artykule o Internecie Rzeczy w „Production Managerze” nr 2/2016: urządzenia elektromechaniczne z oprogramowaniem zbierającym dane i komunikującym się „ze światem”). Z danych dostarczanych przez MES korzystają systemy monitorowania i obrazowania informacji SCADA (wykorzystywane z kolei przez załogę obsługującą linię produkcyjną oraz służby utrzymania ruchu) oraz MRPII (dane o bieżącym wykorzystaniu i zużyciu zasobów), w którym pojawiają się elementy zarządzania i planowania zaopatrzenia. Podsystem „Produkcja” zarządza realizacją zleceń produkcyjnych, dbając o zaspokajanie niedoboru w magazynach. Z kolei położeniem i ilością produktów w magazynach zarządza WMS. Rachunkowość finansowa zbiera i przetwarza wszelkie fakty związane z przyjęciami, wydaniami, przetworzeniem, kosztami oraz sprzedażą produktów i kosztami zakupu surowców. Wszelkie kontakty z klientami związane z ofertowaniem, przyjmowaniem zamówień, obsługą dostaw czy reklamacjami obsługuje CRM, który zawsze, w większym lub mniejszym stopniu, realizuje wewnętrzny obieg dokumentów. Powyższy opis jest świadomie ogólny, gdyż firmy różnią się między sobą. Każdy producent, szukając sposobu na uzyskanie przewagi rynkowej, stara się budować poszczególne obszary operacyjne według własnej strategii. Dlatego każde wdrożenie jest inne i nie ma jednej słusznej architektury IT.

 Gdzie tu APS?

Na Rysunku numer 2 APS zobrazowano jako rozszerzenie podsystemu „Produkcja”. Na początku artykułu wspomniałem, że „zastosowanie takiego modułu nie stanowi (samo w sobie) rozwiązania problemu reagowania na nagłe zmiany wielkości zapotrzebowania na oferowane produkty…” Podsystemy APS nie są ponadto stosowane w każdej sytuacji. W większości przypadków podsystemy zarządzania produkcją są wystarczające, a APS to logiczne rozszerzenie wsparcia, np. gdy występuje potrzeba i możliwość automatyzowania predykcji wymaganych zasobów, surowców i działań. Z uwagi na automatyzację, systemy wymagają wprowadzania i śledzenia wielu parametrów procesu produkcji. Wdrażanie ich jest z tego powodu relatywnie bardzo kosztowne. Ważne jest więc zrozumienie własnego procesu produkcyjnego i jego przewidywalności w dłuższej perspektywie.

Trójpodział produkcji

Produkcję można podzielić m.in. na trzy główne rodzaje: procesową (np. produkcja stali), dyskretną (linia produkująca samochody) i wariantową (dedykowane urządzenia wytwarzane na zamówienie). Produkcja procesowa i jej ewentualna parametryzacja to proces wolnozmienny, prognozowanie zapotrzebowania na surowce nie stanowi w niej wielkiego wyzwania, natomiast znaczenie ma ścisła kontrola procesu (MES + SCADA + MRPII). Specyfika produkcji wariantowej jest bliska projektom – każdy zamówiony produkt wymaga pracy konstruktora i zmodyfikowanej receptury wykonawczej. Może być to produkcja gniazdowa lub krótkoseryjna, z przezbrajaniem linii produkcyjnej. Produkcja dyskretna ma charakter seryjny. Od procesowej różni ją możliwa wariantowość produktów, nie wymagająca jednak przerywania samego procesu produkcji. Linia produkcyjna jest sterowana w czasie rzeczywistym (zmiana wykończenia lub wyposażenia, inne).

Kłopotliwa monolityczność

Oprócz trzech głównych podziałów, życie przynosi wiele wariantów mieszanych, co sprawia, że  niemal każdy system ERP to indywidualne wdrożenie. Na rynku pojawia się coraz więcej podsystemów dziedzinowych. Wynika to z potrzeby dostosowania architektury IT nie tylko do specyfiki samej produkcji, ale także taktyki działania firmy i jej strategii. Sprawia to, że wdrażanie systemów monolitycznych, które cechuje integracja poprzez współdzielenie danych, staje się trudne. To bardzo ogranicza możliwość parametryzacji oraz wpływu na kolejność wdrażania modułów. Kolejnym ograniczeniem jest zasada oparcia całego ERP na dowodach księgowych (faktury, dokumenty magazynowe) co powoduje, że moduł rachunkowości zawsze musi być wdrożony jako pierwszy. W dobie wdrażania zaawansowanego kontrolingu i systemów zarządzających informacją metodami pozabilansowym, implementacja monolitycznego systemu ERP staje się dużym problemem w firmach cechujących się jakąkolwiek indywidualnością w swoim sektorze. Parząc na nowoczesny marketing (sukces osiąga się indywidualnym podejściem do klienta), podejście monolityczne może nawet uniemożliwić takie wdrożenie. Systemy APS są doskonałym przykładem wyspecjalizowanego podsystemu, którego nie posiada prawie żaden monolityczny system ERP. Mieć czy nie mieć APS? Przesłanki do podjęcia decyzji daje strategia działania firmy.

Rysunek 3. Standardowe procesy biznesowe (opr. własne autora na podst. M.E. Porter „Strategia konkurencji”, wewnętrzny łańcuch wartości)

Rysunek 3 przedstawia tzw. referencyjne procesy biznesowe. Nas interesuje najbardziej „Zaopatrzenie i logistyka” – to w tym procesie dostarcza się produkty do sprzedaży, tu powstają nowe produkty (w zakładzie), a w module „Rachunkowość finansowa” śladem są dokumenty magazynowe (PZ – materiały do produkcji, RW i PW – wydanie surowców i przyjęcie wytworzonych produktów na magazyn wyrobów gotowych). Jaką rolę może tu odegrać APS? Jeżeli kluczową potrzebą jest automatyzacja produkcji ciągłej, to wdrożenie systemu ma szanse się sprawdzić. Przede wszystkim dlatego, że jego najważniejszą rolą jest zdjęcie z kierownictwa prac planistycznych i rekonfiguracji planów po wprowadzeniu zmian, które mogą wynikać w zasadzie tylko z jednego powodu: zmienności rynku i poziomu zamówień. Jeżeli proces od zamówienia do wydania trwa miesiąc, a czasami tylko tydzień, pracochłonność planowania staje się bardzo poważnym ograniczeniem. Dodatkowym wyzwaniem staje się sytuacja, gdy produkcja ma miejsce u kooperanta, na materiałach powierzonych (w części lub całości). Analiza poprzedzająca wybór podejścia powinna przede wszystkim odpowiedzieć na pytanie: które cechy systemu wspomagania produkcji mają znaczenie – planowanie produkcji czy zaopatrzenia, planowanie sprzedaży z predykcją, a może ścisła kontrola jakości? Bardzo rzadko wszystko jest tak samo ważne.

Na zakończenie

Na podstawie powyższych informacji można wysnuć wnioski, że często architektura biznesowa, traktująca własną produkcję jako „źródło zaopatrzenia”, jest dobrym rozwiązaniem. Innymi słowy, system ERP/MRPII przekazuje do „produkcji” wyłącznie zapotrzebowanie na konkretny indeks (produkt), co ogromnie upraszcza ich integrację, a system produkcyjny „potrafi” odpowiadać ad-hoc ile czasu zajmie jego dostarczenie (wytworzenie). Predykcja sprzedaży nie powinna być cechą systemu produkcyjnego, to inna dziedzina. Dlatego coraz częściej można spotkać się z ofertą linii produkcyjnej zintegrowanej z systemami MES/SCADA, stanowiącej dla reszty firmy „czarną skrzynkę”, wytwarzającą produkt z odpowiednim SLA i raportującą bieżące zużycie materiałów i pracochłonność ludzi. Dodając do tego podsystem zarządzania produkcją, uzupełniony – jeżeli jest taka potrzeba – podsystemem APS, otrzymujemy bardzo sprawne narzędzie, w którym produkcja rozumiana jest jako uzupełnianie niedoboru w magazynach. Strategia sprzedaży może polegać na wewnętrznym nacisku na sprzedaż towaru wyprodukowanego albo wytwarzaniu zgodnie z pozyskiwanymi zamówieniami. Drugi wariant jest bardziej rynkowy, jednak znacznie trudniejszy w predykcji. Aplikacje APS powstały, by automatyzować planowanie procesów produkcyjnych w toku, dlatego wbudowane mechanizmy predykcyjne bardzo często bazują na analizie trendów, nie sprawdzających się w zmiennym otoczeniu rynkowym. Firmom produkcyjnym, przed wyborem rozwiązania, zaleca się więc przeprowadzenie rzetelnej analizy pozwalającej na pełne zrozumienie swojej sytuacji, dopracowanie strategii oraz uznanie faktu, że rynek się zmienia, a zmienność ta jest szybsza niż okresy amortyzacji dużych projektów. Z tego powodu warto rozważyć rezygnację z planów wdrożenia monolitycznego systemu ERP na korzyść rozwiązania komponentowego. Takie podejście pozwala w dowolnym momencie przeprojektować architekturę systemu, co w przypadku monolitycznego ERP jest niemal niemożliwe z uwagi na współdzielenie danych. Ponadto rosnąca popularność metod pozabilansowych w kontrolingu (temat na zupełnie inny artykuł) powoduje, że wdrażanie aplikacji dziedzinowych i ich integracja z „Rachunkowością” pozwala na szybsze osiąganie korzyści z wdrożenia, a cały system jest bardziej podatny na zmiany i rekonfiguracje. Należy też pamiętać, że typowy okres pełnego wdrożenia systemu ERP to od 3 do 5 lat. Jest bardzo prawdopodobne, że w tym czasie zmieni się otoczenie rynkowe i taktyka działania firmy. System ERP i jego architektura nie powinny blokować tych zmian, dlatego „zamrażanie” zakresu wdrożenia w dniu podpisania umowy jest poważnym czynnikiem ryzyka.

[table id=8 /]

[/emaillocker]