Текст книги "Комплексное планирование промышленных предприятий. Базовые принципы, методика, ИТ-обеспечение"

Гюнтер Павеллек
Комплексное планирование промышленных предприятий. Базовые принципы, методика, ИТ-обеспечение

Переводчик Никита Сироткин

Научный редактор к.т.н. Аркадий Черепанов

Руководитель проекта А. Ефимов

Корректор И. Астапкина

Компьютерная верстка М. Поташкин

Арт-директор Л. Беншуша

© Springer Berlin Heidelberg, 2008

Springer Berlin Heidelberg is a part of Springer Science+Business Media

All Rights Reserved

© Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина Паблишер», 2015

Все права защищены. Произведение предназначено исключительно для частного использования. Никакая часть электронного экземпляра данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, включая размещение в сети Интернет и в корпоративных сетях, для публичного или коллективного использования без письменного разрешения владельца авторских прав. За нарушение авторских прав законодательством предусмотрена выплата компенсации правообладателя в размере до 5 млн. рублей (ст. 49 ЗОАП), а также уголовная ответственность в виде лишения свободы на срок до 6 лет (ст. 146 УК РФ).

* * *

Предисловие к русскому изданию

Русскоязычного читателя название книги Гюнтера Павеллека «Комплексное планирование промышленных предприятий. Базовые принципы, методика, ИТ-обеспечение» может ввести в заблуждение, поскольку термин «планирование», как правило, имеет несколько иное значение. Читая книгу, ловишь себя на мысли, что часто «планирование» в авторском понимании больше похоже на «проектирование», «предпроектное планирование» или «рассмотрение возможностей» для достижения производственных и экономических целей промышленного предприятия. Рассматривая понятие «планирование предприятия», автор ограничивается «планированием» технологического процесса, организации и основных средств (оборудования, зданий и сооружений). За рамками остаются «планирование» производимого продукта, персонала (рабочей силы) и финансов.

В книге привлекает внимание действительно комплексный подход к планированию промышленного предприятия с целью обеспечить конкурентоспособность в долгосрочной перспективе, а значит, обеспечить будущее завода, при этом рассматриваются как варианты строительства нового производства, так и расширения и реконструкции действующих. Наряду с этим анализируется компания в целом, которая может иметь несколько производственных площадок.

Подход к планированию, предлагаемый автором, включает:

• стратегическое планирование развития промышленного предприятия с точки зрения аутсорсинга, кооперации, производства и разработки технологий;

• структурное планирование географического размещения производственных площадок, генерального плана, материальных потоков, а также концепции логистики и организации производства;

• системное планирование обработки материалов, транспортировки, складского хранения, системы зданий и экономической составляющей;

• рабочее планирование – детализацию выбранного по результатам системного планирования варианта, его реализацию и сдачу объекта в эксплуатацию.

Автор предлагает подход, отвечающий на следующие вопросы:

1. В каком направлении должно развиваться предприятие?

2. Что необходимо изменить?

3. Какие имеются проектные альтернативы?

4. Как осуществляется собственно планирование?

5. Кто выполняет задачи по планированию?

Книга будет полезна студентам инженерных и экономических специальностей университетов, академий и институтов, слушателям программ МБА, специализирующимся на производственном менеджменте, а также менеджерам, инженерам-проектировщикам и руководителям проектов, работающим в промышленности. Комплексный авторский подход к планированию позволит читателям по-новому взглянуть на проблемы своих предприятий и найти решения на системной основе.

А.Н. Черепанов, к.т.н., проректор Московской высшей школы инжиниринга

Предисловие

Производственные предприятия реагируют на изменения с разной скоростью и разными затратами, что объясняется разными факторами, в том числе и комплексным характером задач по планированию заводов. Диапазон возможных позиций находится между полюсами «на планирование у нас нет времени» и «риск принятия решений необходимо снизить с помощью бухгалтерских мер». Другой вариант – выбор направления реорганизационных мероприятий, определяющего базовый принцип изменений: сверху вниз или снизу вверх. При этом в зависимости от конкретной ситуации принимается усредненное решение или используется комбинированный подход.

Цель этой книги – систематизировать методы планирования и принятия решений исходя из проблем, возникающих при планировании промышленных предприятий. Необходимо понять, во-первых, как следует определить задачи в рамках планирования заводов, имеющие, как правило, исключительно сложный, комплексный характер, и, во-вторых, как структурировать эти задачи, чтобы конкретные стадии проектирования целенаправленно прорабатывались междисциплинарной проектной группой с необходимой глубиной планирования и с учетом взаимосвязей. При этом необходимо опираться не только на требования и подходы «завода будущего» и принципы процессного проектирования заводов, но и на традиционные, проверенные методики. Структура книги показана на рис. 0.1. За введением и изложением общих принципов комплексного планирования рассматриваются общепринятые стадии стратегического, структурного, системного и рабочего проектирования. Классические и инновационные модели обрисованы в сжатом виде. Для пояснения приводятся многочисленные примеры, взятые из реальных проектов. В заключение приводится обзор видов ИТ-обеспечения на отдельных этапах планирования.

Вопросами комплексного планирования предприятий и логистики я занимаюсь в рамках научной работы при взаимодействии с промышленными предприятиями. В ходе исследовательского проекта «Планирование предприятий и логистика» в Гамбургском техническом университете нам удалось разработать новые методики, средства и инструменты для эффективного решения самых разных задач и применить их на деле на предприятиях, входящих в созданное в 1992 г. исследовательское объединение по вопросам логистики. При этом скорость обмена знаниями между практиками и учеными обеспечивают научные проекты, которые финансируются федеральными и региональными органами власти, а также комплексные проекты отдельных компаний и различные формы научного взаимодействия университетов и предприятий, интересующихся проблемами планирования заводов и логистикой. Самые разные компании присоединились к партнерской сети исследовательского объединения по вопросам логистики (PLANnet или CNIP – Competence Network Industrial Planning), чтобы на международном уровне разрабатывать и использовать универсальные инструменты комплексного планирования при проектировании заводов – от первой идеи до внедрения – по модели виртуального предприятия.

Книга адресована студентам инженерных и экономических специальностей университетов и политехнических институтов, а также менеджерам и инженерам-проектировщикам, которые заняты в промышленности. Она предлагает комплексный подход к планированию промышленных предприятий и позволяет заинтересованным читателям определиться с проблемой и найти для нее решение на системной основе.

За помощь в работе над рукописью я благодарю своих научных сотрудников: дипломированных инженеров Инго Мартенса, Арнда Ширрмана, Акселя Шёнкнехта и Андреаса Шрамма. Также я хотел бы выразить благодарность Аннетте Бок и моей жене Ирис за редактирование и корректуру многочисленных версий рукописи.

Гюнтер Павеллек, Гамбург-Харбург, весна 2008 г.

1. Введение

1.1. «Завод будущего»

В истории промышленного производства всегда существовала концепция «завода будущего». С первых мануфактур до сегодняшних предприятий, отличающихся высоким уровнем технологической и организационной интеграции, постоянные изменения принципов организации и обновления заводов определяли следующие факторы:

• социальные аспекты;

• технические нововведения;

• фундаментальные открытия;

• новые концепции.

В зависимости от организационной гибкости функционирующего завода изменения могут быть реализованы с разной скоростью и с различными затратами / Wie00 /. Создание же завода с нуля позволяет сразу использовать новые технические и организационные модели, что обеспечивает «квантовый скачок» в плане производительности / Schu97 /.

В немецкоговорящих странах научные исследования в области планирования предприятий ведутся на протяжении трех десятилетий / Dol73 /, даже защищено несколько интересных диссертаций / Klar02; Mac02; Schm02; Ber05 /. Роль научного планирования заводов в последние годы постоянно растет, в первую очередь в силу требований промышленности, касающихся в том числе и ускорения процессов планирования / Nyh04 /.

Завод как система

Завод состоит из элементов / Kom90 /, в результате взаимодействия которых создается производственный результат – продукт (рис. 1.1).

С точки зрения экономики предприятия можно выделить базовые элементы производства / Schu84 /:

• орудия труда и средства производства: оборудование, обеспечивающее технические условия для получения производственного результата (в первую очередь – продукции);

• человеческий труд и материалы;

• инструкции и правила (информационные системы), которые организуют производственный процесс.

Объединяет эти элементы информация, при этом формируются потоки материалов, информации и энергии, а также структура затрат. Интеграция всех элементов обеспечивает производственный результат.

1.2. Производственные стратегии и планирование предприятий

За счет глобальной конкуренции постоянно растет ценовое давление на немецкие производственные предприятия / Dak05 /, причем не только извне: внутренняя конкуренция между площадками одной компании в Германии и за рубежом также заставляет руководителей концернов и директоров отдельных заводов радикально сокращать расходы производств, расположенных в Германии. Поэтому при планировании предприятий велика роль новых разработок, направленных на снижение затрат и повышение эффективности. Таким образом, формирование оптимальной цепочки производственных процессов, ориентированных на международное взаимодействие, становится важным фактором конкурентной борьбы. Основой для этого служит глобальная стратегия производства / Vet04 /.

Эффективность работы все больше зависит и от того, в какой мере она позволяет учитывать постоянные изменения динамичного контекста, в котором действует предприятие (рис. 1.2) / Dom04 /. Эти изменения требуют соответствующего решения социальных, коммерческих и технологических задач (рис. 1.3), что сказывается и на стоимости продуктов, и на качестве производственных процессов. Реорганизация предприятий затрагивает вопросы, касающиеся / Koc99; Mac02; Paw08 /:

• продуктов: например, концепция платформы, модульная система, разработка продукции с учетом особенностей производства и монтажа (сборки);

• производства: например, фрактальные процессы, интеграция косвенных функций, сценарии автоматизации;

• логистики: например, отношения с внутренними поставщиками, дифференцированная оптимизация логистики по отдельным элементам, разработка продукции с учетом логистических факторов, адаптивные системы управления логистикой;

• организации: например, процессная ориентация, бережливое производство, виртуальные предприятия, междисциплинарные группы, платформы коммуникации на основе Интернета.

Цели перспективных стратегий производства ориентированы на рынок / Paw84 /. Они требуют повышения гибкости производства – это позволит учитывать изменение рыночного тренда от доминирования спроса к доминированию предложения (рис. 1.4). Именно таким образом в прошедшие годы менялись основные стратегии производства (рис. 1.5).

Новые стратегии производства предполагают минимальные затраты, кратчайшие циклы производства продукции и абсолютную осваиваемость технологий. Если процесс создания стоимости рассматривать как увеличение затрат на производство с годами, то в результате получим диаграмму зависимости затрат от времени производства (рис. 1.6). Она отображает связи между изменениями и их последствия. В этом контексте при планировании заводов возникают следующие задачи / Schu97 /:

• определение уровня допустимых затрат и управление ими;

• определение производственных циклов и управление ими;

• определение технологий и управление ими.

Таким образом, необходимо выяснить изменившиеся требования рынка и последовательно реализовать их в работе предприятия. Приведем примеры концепций завода, ориентированных на будущее:

• базовый завод: цена на мировом рынке определяет продукт, заданы все виды затрат, на этой основе формируется концепция завода с минимумом элементов, с самыми низкими инвестициями и эксплуатационными расходами;

• высокопроизводительный завод: рынок требует радикального сокращения сроков поставки, например с 24 дней до 2;

• высокотехнологичный завод: для выпуска продукции, требующей масштабных инноваций (например, микросхем для материнских плат), очень важно, чтобы разрыв по времени между разработкой и производством (срок внедрения) был минимальным. На первом плане находится освоение технологии и четкий ввод в эксплуатацию заводского оборудования, а не оптимизация площадей;

• интегрируемый завод (пример – завод по выпуску автомобилей Smart): когда уровень вертикальной интеграции ниже 20 %, а производственный цикл от штамповки деталей кузова до приемки готового автомобиля не превышает семи часов, на первый план выходит кардинальное снижение сложности в цепи создания стоимости и интеграционное взаимодействие с системными поставщиками;

• адаптивный завод: его конкурентоспособность зависит от способности адаптироваться к изменениям, а также оперативно и экономически рационально проводить необходимые организационные процессы.

1.3. Планирование предприятий и логистика

Логистические процессы выявляются при планировании заводов уже на стадии выбора территории и организованного объединения компонентов заводской системы. Цель заключается в снижении затрат и повышении эффективности. При этом особое значение имеет логистический подход, который охватывает следующие аспекты / Paw83 /:

• системную организацию, которая требует учитывать взаимозависимости между отдельными производственными площадками, а также процессами производства и транспортировки на предприятии. Это позволяет избежать неоптимальных изолированных решений логистических вопросов;

• потоковую организацию, требующую анализа потоков материалов, информации и персонала, а также энергетических и денежных потоков;

• совокупные затраты, которые требуют при принятии решения учитывать соответствующие логистические затраты. В результате, например, расходы на транспортировку, складские расходы и расходы на хранение запасов не «исчезают» в маржинальной прибыли;

• качество, требующее выстраивать производственно-технологические и логистические процессы таким образом, чтобы дефекты продукции, неполадки и сбои, а также их причины выявлялись своевременно, до начала соответствующего процесса или хотя бы во время его;

• сервис, предполагающий, что в логистике оправданы только те расходы, которые обусловлены необходимыми логистическими операциями, например услугами по поставке.

Комплексный подход к планированию заводов и логистике позволяет избежать изолированных решений и формировать процессы создания стоимости, а также потоки материалов и информации в соответствии с общей целевой установкой предприятия (рис. 1.7).

В процессе оптимизации промышленных предприятий роль логистики растет и будет расти в дальнейшем / Rüh92 /. Можно выделить три этапа оптимизации заводской логистики (рис. 1.8):

• краткосрочная оптимизация – в рамках размещения средств производства и управления ими;

• среднесрочная оптимизация – в рамках реорганизации производственных процессов;

• долгосрочная оптимизация – в рамках выбора места размещения производства, планирования продукции, предприятия и инвестиций.

Все эти этапы взаимосвязаны. Долгосрочные решения влияют на возможности оптимизации в рамках среднесрочной реорганизации рабочих процессов. Вместе с тем реорганизационные мероприятия определяют условия краткосрочной оптимизации в рамках размещения средств производства и управления ими / Paw84 /. Эффективную логистическую систему необходимо создавать уже на стадии планирования завода.

1.4. Новые требования к планированию предприятий

Методики планирования заводов до сих пор по большей части основываются на классических принципах / Ket84; Agg90 /. Они предполагают предопределенный, преимущественно статичный контекст и умеренную сложность планирования. Возможности изменения проектных решений предусматриваются лишь в небольшом объеме. Однако успешная стратегия, позволяющая предприятию отвоевать позиции у конкурентов, требует возможности оперативно корректировать структуру компании и завода / Dom04 /. Факторы, влияющие на заводскую систему, меняются все быстрее, и в связи с этим возникают новые требования к планированию при проектировании новых заводов и реконструкции действующих:

• планирование предприятия – не разовая задача, выполняемая одним сотрудником, по случайно возникшему поводу;

• планирование предприятия – постоянная функция специалистов различных областей, и ориентиром служат заданные целевые показатели предприятия.

Комбинация наилучших идей при наличии желания и возможности их реализовать гарантирует оптимальное решение. Его разработка требует:

• целенаправленного, поэтапного, структурированного подхода;

• логичной организации принятия решений;

• получения продуманных результатов на каждом этапе планирования;

• тщательной подготовки к планированию.

Таким образом, можно сформулировать основные требования к планированию заводов:

• сконцентрируйтесь на главном;

• правильно выберите методики и инструменты;

• сосредоточьтесь на запасах и продолжительности циклов;

• используйте комплексный подход;

• помните об общей концепции;

• оперативно претворяйте решения в жизнь.

Оперативная реализация оптимизированных концепций наряду с применением соответствующих методик их разработки – ключ к успеху. При этом всегда нужно помнить о том, что главной целью производственного процесса, а значит, и планирования предприятия должно быть создание стоимости (рис. 1.9). В конечном счете качество организации завода влияет на соотношение времени и затрат.

1.5. Вопросы для упражнений

1. Какие стратегии прошлых лет изменились кардинальным образом?

2. Приведите примеры концепций заводов, ориентированных на будущее.

3. Какие признаки отличают логистический подход в планировании предприятий?

4. Назовите стадии адаптации к изменениям.

1.6. Литература

/ Agg90 / Aggteleky, B.: Fabrikplanung, Band 1. Carl Hanser Verlag, München 1990

/ Ber05 / Bergholz, M.A.: Objektorientierte Fabrikplanung.

Diss. RWTH Aachen 2005

/ Dak05 / Dakowski, R.; Uffmann, J.: Kostenreduktion in Produktion und indirekten Unternehmensbereichen.

VDI-Zeitschrift 147 (2005) 7 / 8, S. 25−27

/ Dol73 / Dolezalek, C.M.: Planung von Fabrikanlagen.

Springer-Verlag, Berlin / Heidelberg 1973

/ Dom04 / Dombrowski, U.; Quack, S.: Die ungenutzten Potentiale in bestehenden Fabriken.

In: Tagungsunterlage zur 5. Deutschen Fachkonferenz Fabrikplanung am 31.03. und 01.04.2004 in Stuttgart

/ Eve95 / Eversheim, W.; Bochtler, W.: Simultaneous Enhineering − Erfahrungen aus der Industrie für die Industrie.

Springer Verlag, Berlin 1995

/ Kla02 / Klauke, S.: Methoden und Datenmodell der „Offenen Virtuellen Fabrik“ zur Optimierung simultaner Produktionsprozesse.

Diss. TU-Dresden 2002

/ Koc99 / Koch, R.: Integrierte Produktionstechnik − Modularität, Mehrfunktionalität, Mobilität.

Dresdner Produktionstechnik Kolloquium 1999

/ Kom90 / Komorek, Chr.; Pape, D.F.: Die neue Fabrik − ein komplexes System: Vielfältige Wechselwirkungen zwischen Technik, Organisation und den Menschen im Unternehmen.

VDI-Z 132 (1990) 10, S. 27−29

/ Mac02 / Machill, H.: Beitrag zur prozessorientierten Fabrikplanung und Reorganisation produzierender Unternehmen mit einer Neuausrichtung von Produkt, Produktion, Logistik und Organisation.

Diss. TU-Dresden 2002

/ Nyh04 / Nyhuis, P.: Fabrikplanung − operatives Geschäft oder Wissenschaft?

Wt Werkstattstechnik 94 (2004) 4, S. 94

/ Paw83 / Pawellek, G.: Einfluß der Logistik in der modernen Industrieplanung.

In: Kongreßhandbuch II zum 4. Internationalen Logistik-Kongreß ILC’83 in Dortmund, hrsg. von der Deutschen Gesellschaft für Logistik e. V., Dortmund 1983, S. 68−73

/ Paw84 / Pawellek, G.: Die Produktionslogistik beeinflusst zunehmend industrielle Umstrukturierungen: Einsparungsmöglichkeiten liegen in der mittel– und langfristigen Anpassungsfähigkeit.

Industrielle Organisation (1984) 9, S. 382−385

/ Paw08 / Pawellek, G.: Wer die Produktionsprozesse schlank ausrichtet, gewinnt!

In: New Management (2008) 4, S. 100–104

/ Rüh92 / Rühle v. Lilienstern, H.: Die Bedeutung der Logistik für produzierende Unternehmen.

In: Tagungsunterlage „Fabrikplanung und -organisation“ der TAW am 18. und 19.02.1992, Nürnberg

/ Schm02 / Schmidt, K.: Methodik zur integrierten Grobplanung von Abläufen und Strukturen mit digitalen Fabrikmodellen.

Diss. RWTH Aachen 2002

/ Schu84 / Schulte, H.: Die Strukturplanung von Fabriken. In: Handbuch der neuen Techniken des Industrial Engineering. Landsberg 1984, S. 1202−1254

/ Schu97 / Schulte, H.: Marktanforderungen verändern Fabrikstrukturen. ZwF Zeitschrift für wirtschaftliche Fertigung 92 (1997) 1 / 2, S. 12−14

/ Vet94 / Vetter, R.; Wiesenbauer, C.: Teamarbeit − Kritischer Erfolgsfaktor im Projekt.

zfo Zeitschrift für Organisation (1994) 4, S. 226−231

/ Wie00 / Wiendahl, H.P.; Hernandez, R.: Wandlungsfähigkeit − neues Zielfeld in der Fabrikplanung.

Industrie Management 16 (2000) 5, S. 37−41