Tuotannonohjaus
Tuotannonohjaus on menetelmä, jolla yritys pyrkii ohjaamaan tuotantoa, jotta se pystyisi täyttämään tilattujen tuotteiden valmistamisen vaatimukset laadusta, määrästä ja toimitusajasta. Tuotannon ohjaukseen on perinteisesti kuulunut tuotannon ajoitus, varastojen valvonta ja tuotantokapasiteetin tehokas hyödyntäminen. Nykyään tuotannonohjaukseen sisällytetään koko toimitusketjun kustannusten ja laadun hallinta, sekä tavaravirtojen lisäksi myös informaatiovirrat. Tuotannonohjauksen tehtävänä on toteuttaa yrityksen valitsemaa tuotantostrategiaa.
Tuotannonohjausta on tehty jo ennen tietokoneita, mutta käytännössä nykyinen tuotannonohjaus on hyvin pitkälle tietojärjestelmien tukemaa. Alussa materiaalinhallinta perustui lähinnä tilauspisteeseen, ja ajatukseen pitkistä tuotteiden elinkaarista ja siitä että kaikkea varastoidaan hieman asiakkaan ennustettavaa kysyntää vastaten.
Historiallista syistä tuotannonohjaukseen liittyy monia hieman päällekkäisiä käsitteitä:
ERP/MES-järjestelmät käytännössä ovat paljolti rekisteröiviä, tapahtumapohjaisia ohjelmistoja, joissa suunnittelumahdollisuudet ovat vähäisiä. Tämän vuoksi on olemassa erillisiä ohjelmia tai MES-ohjelmistoihin integroituja ohjelmistomoduuleita, joilla voidaan simuloida tuotantoa ja laskea "mitä jos" -tapauksia. Näistä ohjelmistoista käytetään englannin kielessä nimitystä "Advanced Planning and Scheduling", APS (katso edellä). Näitä käytetään tilausten valmistusjärjestyksen optimointiin. Tällaista optimointia on esimerkiksi se, että maalauslinjoilla tehdään ensin päivän kaikki valkoiset osat ja sitten vaihdetaan väriä asteittain tummempaan, koska silloin vaihdot ovat helpompia.
Tietojärjestelmät ovat perinteisesti pohjautuneet työntöohjaukseen imuohjauksen sijasta. Työntöohjauksella tarkoitetaan sitä, että tuotteita valmistetaan ennusteen mukaan. Imuohjaus puolestaan perustuu toimitustilauksiin, jossa seuraava tuotantovaihe imee edelliseltä tuotantovaiheelta osakokonaisuuksia niiden kulutukseen perustuen. Ohjaus etenee näin läpi koko tehtaan tuotantoprosessin, esimerkiksi kanban -menetelmän tai kahden laatikon -menetelmän avulla. Imuohjauksen avulla pyritään pienentämään varastoja ja yritykseen sitoutunutta vaihto-omaisuutta.
Tietojärjestelmät ovat perinteisesti mallintaneet materiaalitarvetta takaisinlaskennan avulla, mikä tarkoittaa sitä että varastointikustannusten minimoimiseksi materiaali tilataan mahdollisimman myöhään, eli tuotanto ajoitettiin mahdollisimman myöhäiseen vaiheeseen (as late as possible), jolloin häiriöiden hallitsemiseen ei jätetty aikapuskuria, ja puskuri rakennettiin prosessiin tarpeettoman pitkillä läpimenoajoilla. Nykyisin suositellaan eteenpäin laskentaa, joka jättää myös pienen aikapuskurin häiriöiden varalle hyvän toimitusvarmuuden varmistamiseksi.
Konepajatyyppisessä tuotannossa yksi osa saattaa käydä monissa valmistuspisteissä ja sillä saattaa olla monia vaihtoehtoisia reittejä. Tämä tekee optimoinnista ja ohjauksesta vaikeaa, minkä vuoksi tehtaissa toiminta jaetaan usein linjoiksi ja soluiksi, jotka tekevät jonkin tuotteen alusta loppuun. Näin ohjaus on helpompaa ja kapasiteetti saadaan paremmin käyttöön. Tällaisessa linjassa on usein pullonkaula, joka määrää koko linjan kapasiteetin. Pullonkaulaa voidaan käyttää avuksi helpottamaan tuotannonohjausta, koska silloin voidaan keskittyä siihen, että pullonkaula on aina kuormitettu. Pullonkaulan kuormitus pyritään varmistamaan muun muassa juuri pullonkaulan eteen sijoitetulla pienellä osien välivarastoinnilla. Rajoitteisiin (esimerkiksi pullonkaulaan) liittyvää ohjausperiaatetta käsitellään kapeikkoajattelussa. Pullonkaulat saattavat tehtaassa siirtyä, mikä tekee ohjauksesta haasteellista - tämän vuoksi usein systeemin yksi rajoite (esimerkiksi pullonkaula) valitaan ohjauspisteeksi, jonka mukaan tuotanto ajoitetaan. Itse asiassa pullonkaulan siirtäminen (esimerkiksi kapasiteettia nostamalla tai asetusaikoja lyhentämällä tai sarjakokoja pienentämällä) onkin yksi prosessinkehittämisen ja TOC-ajattelun tavoitteita.
Edellä mainittiin ERP/MES -järjestelmiin integroitavista ohjelmistomoduuleista. APS (Advanced Planning & Scheduling)-järjestelmät on kehitetty täydentämään ERP-järjestelmiä ja MES-järjestelmiä tuotannonsuunnittelun osalta. Suomenkielessä puhutaan usein hienokuormitusohjelmistoista tai vain tuotannonsuunnitteluohjelmistoista. ERP-järjestelmien OLTP (On-Line Transaction Processing)-tyyppinen teknologia, kuten edellä on todettu, edellyttää muutosten tallentamista kovalevylle. APS -järjestelmät taas hyödyntävät välimuistia ja ovat siten nopeita. Niissä suunnittelu tapahtuukin omassa tietokannassaan off-line tilassa. APS-järjestelmät ovat yleistymässä ja ne korvaavatkin tyypillisesti tuotannonsuunnittelun excel-sovellukset. APS -järjestelmistä kehittyneimmät mahdollistavat koko tuotantoketjun aikatauluttamisen ja muutosten hallinnan. APS-järjestelmien uusi sukupolvi hyödyntää hienokuormituksessa avustavaa tekoälyä. Edellä kuvattu MES-järjestelmä tuottaa APS-järjestelmälle reaaliaikaista tietoa tuotannon tilasta mm. häiriöiden (esim. konerikot), työvuorosuunnittelun, vaiheaikojen, kappalemäärien ja varastotapahtumien muutosten osalta. MES-järjestelmän suurin hyöty saadaankin, kun järjestelmään integroidaan APS-järjestelmä. Näin voidaan jo etukäteen poistaa materiaalipuutteista, kiireellisyyksistä tai resurssihäiriöistä syntyviä ongelmia. Tuotannon yllättäviin ongelmiin reagointi on nykyään tehostunut, kun APS-järjestelmään kytketty tekoäly kykenee arvioimaan uuden työjärjestyksen nopeammin useallekin työpisteelle kerralla. Yrityksen tuottavuuden kannalta MES/APS-järjestelmillä lyhennetään läpimenoaikoja ja parannetaan toimitusvarmuutta.
Yritysten tuotantotekniikka, tuote ja asiakaskunta määrää paljolti, voiko yritys toimia tilauspohjaisesti tai tekeekö se tuotteita varastoon. Puhtaasti tilauspohjaisen ja varastoon valmistamisen välissä on useita variaatioita.
JIT-ajattelussa halutaan minimoida varastoja ja sen mukaan tuotteet valmistetaan siten, että toimituspäivästä aletaan laskea taaksepäin, koska valmistuksen pitäisi alkaa, jotta tuote on valmiina toimituspäivänä.
Lean-ajattelussa pyritään tekemään tilauspohjainen tuotanto mahdolliseksi sarjakokoja pienentämällä, läpäisyaikoja lyhentämällä ja arvoa tuottamatonta aikaa prosessista poistamalla. Lean-ajattelu pyrkii optimoimaan koko arvoketjun kokonaiskustannuksia, ja siitä syystä yksittäisen yrityksen tuotannon tehokkuus ei ole sen tärkein tavoite. Tuotantoprosesseissa voi jopa 95% ajasta kulua arvoa tuottamattomiin toimintoihin, kuten varastoihin.
Arvoa tuottamattomiksi toimintoihin on olemassa muistisääntö TIMWOOD (7 wastes of Lean).
Lean-ajattelumallissa tuotannossa olevien työpisteiden uudelleen sijoittelu muodostaa yleensä ns. U-solun. Tässä uudessa Lean-solussa työvaiheet on tutkittu ja niiden kesto on mitattu tarkasti. Tarkoituksena on, että työvaiheet seuraavat toinen toisiaan ja niiden kestot ovat pitkälti samanlaiset. Tällä menetelmällä päästään myös helposti sarjakokoa pienentäviin projekteihin (single piece flow).
U-solut rakennetaan usein läpivirtaushyllyistä. Näin solun työntekijä voi keskittyä tuotteiden valmistamiseen ja materiaalinkeräilijä () tuo yleensä työmääräimen mukaan tarvittavan määrän tuotteisiin tarvittavia komponentteja läpivirtaushyllyihin. Hyllyissä voi olla materiaalinkeräilijälle signaalina esim. kaksi-laatikko -järjestelmä: Kun ensimmäinen materiaalilaatikko tyhjenee, nostaa työntekijä sen sivuun, jolloin materiaalinkeräilijä tietää tuoda uuden laatikon läpivirtaushyllyyn.