GPS 64b: la pianificazione di materiali e risorse a capacità finita
GPS 64b è un sistema di pianificazione di materiali e risorse a capacità finita che dispone di tecniche innovative per riposizionare nel tempo (pianificazione in avanti) gli eventi critici e tutti gli altri da essi vincolati, ed è in grado di evidenziare gli obiettivi non raggiungibili in tempo, l’entità del ritardo e tutti gli eventi che concorrono a generare il problema.
Inoltre GPS 64b, suggerendo gli opportuni anticipi sull’approvvigionamento dei materiali, può migliorare significativamente la saturazione delle risorse produttive.
GPS è un marchio MBM Italia.
I punti di forza
Tutti i moduli della suite GPS
Consente, partendo dalle previsioni di vendita, la formazione di un piano produttivo compatibile con la disponibilità delle risorse e dei materiali. Opera su più periodi temporali la cui ampiezza viene impostata parametricamente.
Sono possibili due livelli di dettaglio: per famiglia di prodotti e per articolo.
È disponibile un´interfaccia con l´ambiente commerciale per confrontare i piani in essere con il portafoglio ordini e per passare automaticamente da piani aggregati a piani per articolo. Le principali funzionalità disponibili sono:
- creazione e gestione delle previsioni di vendita,
- formulazione e gestione del piano aggregato di produzione (per famiglia),
- generazione e gestione del piano dettagliato di produzione (per articolo),
- collegamento con il portafoglio ordini di vendita.
Il modulo ha l’obiettivo di definire un piano di produzione coerente con la disponibilità dei materiali e delle capacità produttive.
Per i prodotti finiti (singoli o per raggruppamenti) vengono definiti i “macrovincoli” capacitivi e le regole di lottizzazione.
L’analisi viene effettuata su più periodi produttivi, definibili parametricamente. Per ogni periodo, tenendo conto della disponibilità dei materiali (a qualsiasi livello di distinta base) definita dai moduli MRP-PRM e dei “macrovincoli”, il sistema determina gli ordini di produzione “fattibili” nel periodo in esame. Nel caso in cui non ci sia capacità sufficiente, gli ordini meno prioritari vengono spostati nel periodo successivo. Se, invece, non si giunge alla saturazione delle risorse, vengono anticipati ordini di periodi successivi, purchè abbiano la necessaria disponibilità dei materiali.
È la metodologia di pianificazione dei materiali più diffusa ed utilizzata dalla maggior parte delle aziende mondiali.
Dall’ambiente gestionale (ERP) vengono estratti i dati necessari e sufficienti per sviluppare la sessione di pianificazione (distinte di base, cicli di lavorazione, giacenze, produzione e acquisti in essere, ecc.).
Il modulo disponibile in GPS 64b è conforme agli standard internazionali, in più offre le seguenti possibilità:
- elaborazione effettiva e in simulazione, con un numero illimitato di versioni (scenari),
- pianificazione per commessa o per magazzino, in funzione dei parametri gestionali di ogni parte,
- possibilità di calcolare i lead time di produzione a partire dal ciclo di lavorazione o dai dati anagrafici dell´articolo,
- gestione di un numero qualsiasi di calendari di fabbrica legati alle risorse produttive,
- datazione dei fabbisogni dipendenti con la data di inizio della fase di ciclo a cui sono destinati,
- gestione delle modifiche tecniche “ad esaurimento scorte”,
- sensibilità ai vincoli di omogeneità di lotto dei componenti.
Il modulo utilizza una tecnica di pianificazione reticolare che consente di superare i limiti costituzionali di MRP:
- mancanza di “margini di manovra” (le date di inizio e fine sono rigorosamente calcolate “al più tardi”),
- mancanza di meccanismi di reazione che, in caso di criticità sui materiali o sulle risorse, consentano di determinare anticipatamente gli effetti.
Utilizzando gli eventi già presenti nel sistema MRP e ridestinando le giacenze e gli ordini ai fabbisogni con maggior priorità, il sistema è in grado di:
- determinare i vincoli tra gli eventi,
- calcolare, per ogni ordine, le date “al più presto”,
- individuare i percorsi critici,
- riposizionare “in avanti” nell´asse dei tempi gli eventi critici.
Dal confronto tra le date “al più tardi”, proposte da MRP, e quelle “al più presto”, proposte da PRM, si possono evidenziare tre tipologie di situazioni:
- operazioni per le quali le due date coincidono: non esistono margini per la loro esecuzione,
- operazioni per le quali le date al più tardi sono maggiori di quelle al più presto: la differenza rappresenta la tolleranza (margine) ammessa nell´esecuzione,
- operazioni per le quali le date al più tardi sono anteriori a quelle al più presto: questo è il caso di ritardi.
Tra le funzioni disponibili, le più significative sono:
- definizione delle date realistiche di raggiungimento degli obiettivi costituiti dai fabbisogni indipendenti,
- supporto al sollecito (il sistema evidenzia ciò che serve e a cosa è destinato),
- proposizione automatica dei lanci di produzione basandosi sulla disponibilità della componentistica (fattibilità).
Risulta quindi evidente che il modulo PRM è un prerequisito fondamentale per effettuare una corretta pianificazione delle risorse produttive.
Utilizzando gli ordini di produzione già operativi e quelli proposti da MRP, questo modulo è in grado di definire il profilo di carico delle risorse, generando così il piano di fabbisogni di capacità.
PRM garantisce la congruenza temporale degli eventi: il riposizionamento in avanti dei percorsi critici fa sì che le previsioni di consumo delle risorse siano realistiche (non esistono né ordini nel passato, né ordini nel futuro con prerequisiti nel passato).
Il calcolo viene effettuato corredando ogni ordine con il relativo ciclo di lavorazione; per ogni risorsa il sistema fornisce il livello di saturazione, nei vari periodi, con due versioni:
- attività posizionate al più tardi,
- attività posizionate al più presto,
evidenziando, in entrambi i casi, le situazioni di sovraccarico o di sottoutilizzo.
E’´ interessante rilevare che la visione “al più presto” propone lo scenario con maggior saturazione degli impianti e che le eventuali situazioni di mancato utilizzo sono irrisolvibili per la mancanza dei materiali.
Questa applicazione ha lo scopo di riposizionare nel tempo le attività produttive tenendo conto dei profili di disponibilità delle risorse coinvolte.
Per tutti gli ordini viene effettuata una prenotazione tempificata al più presto delle risorse richieste, che vengono così destinate tenendo conto delle priorità.
Prima di mandare operazioni in ritardo, il sistema tenta di dirottarle su eventuali risorse alternative.
Nel caso in cui la disponibilità non sia sufficiente ad onorare tutte le attività comprese nel periodo di analisi, le meno prioritarie vengono spostate in avanti.
Questo riposizionamento cronologico è ribaltato, per implosione, sulla copertura dei fabbisogni commerciali.
La pianificazione a capacità finita fornisce alcune importanti indicazioni:
- date di inizio e di fine degli ordini calcolate realisticamente, tenendo conto dell´effettiva disponibilità degli impianti,
- valutazione delle date di copertura degli obiettivi a medio termine,
- intercettazione dei “colli di bottiglia” con l´evidenza delle conseguenze sui prodotti finiti.
Questo modulo ha l’obiettivo di preparare i dati per alimentare correttamente le procedure di schedulazione (modulo ESS), effettuando i necessari controlli, le opportune verifiche e costruire i legami di destinazione tra gli eventi (ordini e operazioni).
Tali attività sono anche effettuate, per le specifiche competenze, anche dai moduli MRP, PRM ed FCP.
Questa applicazione diventa necessaria solo nel caso in cui si dovesse installare il modulo ESS ma l’impianto non preveda di utilizzare i moduli MRP, PRM ed FCP di GPS 64b perché tali funzionalità sono già fornite da altre soluzioni software.
Moduli di Ottimizzazione
La schedulazione della produzione si propone di stabilire, per un orizzonte temporale limitato, la tempificazione ottima o sub-ottima delle fasi degli ordini di produzione interessati. Il risultato ottimo è ottenuto attraverso la minimizzazione di uno o più obiettivi prefissati (tempi di setup, makespan, ritardi di consegna, ecc.), attraverso una precisa programmazione delle attività produttive, nel rigoroso rispetto dei vincoli di capacità, di sincronizzazione e di utilizzo di ogni risorsa produttiva (uomini, macchine e attrezzature), oltre che dei vincoli di materiali.
Questo risultato è possibile grazie all’integrazione nel modulo ESS (Enterprise Scheduling System) del motore di ottimizzazione matematica CP Optimizer di IBM ILOG, realizzato con la tecnica della “programmazione a vincoli”: con questo strumento è possibile modellare contesti produttivi complessi, all’interno dei quali è importante individuare le migliori alternative produttive e schedulare le macchine con logiche di programmazione particolari (es: forni per trattamenti termici, impianti di verniciatura, linee di assemblaggio).
Tra le funzionalità del modulo ESS:
- utilizzo di tecniche di ottimizzazione matematica (programmazione a vincoli);
- modello matematico personalizzabile esterno al motore di calcolo;
- componenti della funzione obiettivo pesate in modo parametrico (setup, ritardo, margine, makespan, …);
- ottimizzazione simultanea di materiali e risorse produttive;
- gestione di risorse complesse (forni, centri di lavoro automatici, …).
Ogni sistema di pianificazione, anche se basato su tecniche MRP (Material Requirement Planning), può generare rimanenze di componenti e/o semilavorati che non sono in seguito utilizzabili, cioè che non sono più richiesti da ordini di produzione. Questa situazione può venirsi a generare per diversi fattori: cancellazione o modifica di piani produttivi, annullamento o variazione di commesse clienti, parametri di lottizzazione con cui è stato modellato il sistema (quantità minime e multiple), percentuali di scarto o di aumento per tener conto delle efficienze produttive.
Il modulo SRP (Surplus Reduction Planning) risponde all’esigenza di individuare le giacenze non intercettate da fabbisogni, di valorizzarle e, analizzando le distinte di base dell’azienda, proporre ordini di produzione e di acquisto per arrivare a realizzare prodotti finiti che utilizzano i materiali in surplus. Contemporaneamente vengono evidenziati, per ogni lotto di prodotto finito, il valore della riduzione inventariale ad esso riconducibile ed il costo di acquisto e produzione dei componenti necessari al suo completamento.
I parametri ed i filtri su cui si basa l’elaborazione sono impostabili dall’utente (tipologia di prodotti finiti da considerare e relative quantità minime e massime, costo massimo da sostenere, ecc.) ed il processo, che può essere sviluppato in simulazione ed in modo interattivo, può iterare più volte in modo da giungere, per passaggi successivi, ad una soluzione ottimale.
Il modulo CPO (Cut Plan Optimizer) si inserisce a valle della pianificazione a capacità finita e si prefigge di determinare i piani di taglio ottimali per gli ordini di produzione formulati durante il processo di pianificazione; la funzione obiettivo del modello di ottimizzazione mira, in questo caso, a minimizzare gli sfridi ed al migliore utilizzo delle rimanenze di magazzino.
Grazie al motore di ottimizzazione matematica CPLEX di IBM ILOG, incorporato nella soluzione, CPO può essere utilizzato per risolvere sia problemi di taglio monodimensionale-lineare (barre, travi, bobine, ecc.) che bidimensionale-rettangolare (pannelli, piastre).
I dati di input di cui necessita il modulo sono la disponibilità dei materiali a magazzino (con relative misure) ed il dettaglio dei pezzi da produrre; un ulteriore input è costituito dai parametri “tecnologici” del processo di taglio, come lo spessore delle lame, l’ingombro delle morse, ecc. Il risultato dell’elaborazione è costituito dall’elenco dei pezzi da tagliare per ogni barra o pannello, con il dettaglio della sequenza di taglio. L’utente può incidere sulla funzione obiettivo del modello attraverso l’impostazione del peso di alcuni parametri di ottimizzazione predefiniti: minimizzazione dello scarto, minimizzazione del numero di barre o pannelli utilizzati, priorità del riutilizzo degli “spezzoni” con misure non standard, etc.
L’obiettivo di questa applicazione è di proporre un piano di evasione degli ordini cliente ottimizzato in modo da massimizzare i prodotti spediti tenendo conto dei vincoli di completezza, totale o parziale, esistenti sia per l’intero ordine che tra le varie righe che lo compongono.
Le proposte e le conseguenti allocazioni vengono effettuate considerando per ogni articolo non solo la giacenza disponibile ma anche i previsti arrivi all’interno di una prefissata profondità temporale. Ciò riduce significativamente la frammentazione delle spedizioni in quanto in alcuni casi attendere qualche giorno può far sì che la spedizione non sia parziale ma completa, riducendo i costi di logistica e migliorando il servizio al cliente.
Per effettuare correttamente i lanci in produzione è importante verificare preventivamente la disponibilità dei componenti, destinarne le giacenze agli eventi produttivi che li richiedono, e tener conto, per ogni ordine, della loro completezza.
Questa attività si complica ulteriormente in presenza di distinte di base multilivello, nel caso in cui si volesse privilegiare l’assegnazione dei materiali all’insieme di ordini in grado di proseguire, attraverso la catena degli impieghi, fino al completamento di prodotti finiti, riducendo in questo modo le giacenze del materiale in corso di lavorazione. L’utilizzo di applicazioni tradizionali, che utilizzano procedimenti euristici basati sulla destinazione dei materiali in base alla priorità o alla data delle richieste, portano molto spesso a risultati insoddisfacenti perché non sono in grado di trovare la soluzione ottima, cioè quella che individua il maggior numero di ordini “fattibili”.
Il modulo MAO (Materials Allocation Optimization), mediante l’utilizzo di un sofisticato motore di programmazione lineare, è in grado di destinare le giacenze dei componenti agli ordini produzione in modo da massimizzarne l’utilizzo.
Moduli di Simulazione e Analisi
GPS 64b Simulator consente, a partire dalla situazione reale dell´azienda, di effettuare simulazioni verificando in tempo reale i risultati.
L’applicazione prevede un’interfaccia utente basata sull’utilizzo di un internet browser attraverso la quale possono essere modificati i dati presenti nel sistema e rilanciare l’esecuzione delle procedure di pianificazione e schedulazione. Il risultato è visibile ma non va modificare la situazione in essere.
Tramite l´impostazione di più scenari (o sessioni di elaborazione) è quindi possibile visualizzare e comparare i risultati delle diverse simulazioni effettuate ed eventualmente decidere se e quale consolidare.
Fornisce all´utente un efficace strumento per visualizzare, analizzare e confrontare, a seguito di una sessione di pianificazione, i risultati tramite specifiche videate a cui possono essere applicati filtri ed ordinamenti.
GPS 64b Analyzer è un’applicazione sviluppata in ambiente Windows (client-server) per consentire un´elevata operatività.
