Harmonogramowania procesów produkcyjnych i przedsięwzięć inwestycyjnych – część I

Przygotowanie harmonogramu np. produkcyjnego to określenie daty zakończenia procesu, w tym terminów rozpoczęcia i zakończenia poszczególnych operacji (technologicznych). To także określenie kolejności wykonywania operacji na poszczególnych maszynach/ stanowiskach. A jeżeli w systemie określone zostały dodatkowe zasoby lub parametry to w wyniku procesu harmonogramowania wskazane byłoby oszacowanie zapotrzebowania na takie zasoby wraz z ich jednoznacznym przydziałem do poszczególnych zadań. Powinniśmy zatem ostatecznie otrzymać harmonogram produkcji wraz z planem potrzeb materiałowych .

Rysunek 1. Widok Gantt Chart programu MS Project, zródło: opracowanie własne

Od czego zacząć? Proponuję w pierwszej kolejności rozpatrywany proces (produkcyjny) rozłożyć na czynniki pierwsze definiując w nim możliwie najwięcej parametrów podstawowych. Im dokładniej zostanie to zrobione, tym większe prawdopodobieństwo, że uda nam się zoptymalizować dany proces ze względu na interesujące nas kryterium.

W tym celu powinniśmy:

• opisać operacje (marszruty, czynności), które należą do procesu

• określić produkty i surowce potrzebne do wykonania każdego etapu produkcji z dokładnymi parametrami jak np. wymiary

• opisać gniazda robocze (procesory, maszyny) na których wykonywać będziemy poszczególne zadania

• zdefiniować czasy wykonania poszczególnych operacji

• opisać dodatkowe zasoby (np. stanowiska pracy)

Powyższy rysunek przedstawia jeden ze sposobów zapisu listy czynności. Po wpisaniu do programu MS Project podstawowych informacji, takich jak nazwa czynności, jej symbol, jednostkę oraz czynności poprzedzające program sam nam generuje najszybszy możliwy moment zakończenia przedsięwzięcia. W literaturze i praktyce można się spotkać z kilkoma sposobami zapisu listy materiałów. Przykład z rysunku powyżej to przypadek gdy jednostką jest czas a szukany jest najszybszy możliwy termin zakończenia całego projektu. Program MS Project jest oprogramowaniem wspomagającym zarządzanie projektem. Możemy przełączyć się teraz na widok Network Diagram, który na podstawie wpisanych przez nas danych, generuje graf zależności kolejnościowych.

Rysunek 2. Widok Network Diagram programu MS Project, zródło: opracowanie własne

Jak dużo informacji można wyczytać z takiego diagramu? Cały dział wyższej matematyki poświęcony jest teorii grafów i badaniu ich własności, to o czymś świadczy. Zainteresowanych tą tematyką odsyłam do literatury z zakresu badań operacyjnych.

Podobnej techniki używa się także do przedstawienia struktury wyrobu w poszczególnych ogniwach procesu. Wystarczy, że w powyższym zapisie listy czynności zamiast czasu wprowadzimy jednostkę alternatywną (np. miary, wagi itp.)

Rysunek 3. Graficzna prezentacja struktury wyrobu – drzewo wyrobu, zródło: opracowanie własne

Taki graf nazywać będziemy drzewem produktu. Każdy półprodukt użyty do produkcji może posiadać swoje własne drzewo, a im więcej produktów końcowych, tym więcej zależności pomiędzy półproduktami. Jeżeli te wszystkie informację zbierzemy na jednym grafie stworzymy tak zwany graf Gozinto. A informację, które w ten sposób zaprezentujemy graficznie będziemy mogli użyć potem do wyliczenia zapotrzebowania na surowce, półprodukty i do szczegółowego opisu struktury wyrobu (zamiennie stosuję się wyrażenia BOM -Bill of Materials). Równolegle znając czasu wykonania poszczególnych czynności możemy spróbować wyznaczyć harmonogram procesu. Jak widać, jeżeli dobrze opiszemy nasz proces, informacje o czasie rozpoczęcia i zakończenia poszczególnych podprocesów produkcji wraz z planem potrzeb materiałowych w tych podprocesach będą tworzyć przejrzystą całość.

Wróćmy jeszcze na chwilę do przykładu z rysunku 1 i 2. Zauważmy, iż na rysunku numer 2 jedna ścieżka w grafie zaznaczona jest na czerwono. Ścieżkę taką nazywa się w teorii grafów ścieżką krytyczną, a w praktyce wąskim gardłem projektu.

Doszliśmy do momentu, w którym należałoby na podstawie wszystkich zebranych informacji zaproponować optymalne rozwiązanie. Jest to najtrudniejszy i najważniejszy moment w całym procesie. Na potrzeby wprowadzenia załóżmy, że w tej konkretnej sytuacji znamy algorytm i za pomocą jednego przycisku przełączamy się w programie MS Projekt na widok wykresu Gantta odczytując rozwiązanie.

Rysunek 4. Widok Gantt Chart programu MS Project, zródło: opracowanie własne

Znaleźliśmy nasze rozwiązanie - harmonogram o możliwie najszybszym czasie zakończenia. Algorytm, z którego korzysta program MS Projekt to algorytm CPM – ścieżki krytycznej. Gdyby zamiast najwcześniejszego czasu zakończenia całego przedsięwzięcia interesowała nas najmniejsza liczba czynności przekraczających linie krytyczną algorytm CP okazałby się niewystarczający. Sytuacja komplikuje się za każdym razem gdy dochodzą nowe warunki, ograniczenia, inne kryteria optymalizacji. Jak to zapisać, jak ogarnąć rożne możliwości? Odpowiedź znajdziemy zapoznając się z TEORIĄ SZEREGOWANIA ZADAŃ.