Planowanie produkcji w Excelu – czy to optymalne rozwiązanie?

Prawdziwy boom na Excela miał miejsce w latach 90. XX wieku. Stał się on wtedy powszechnie znanym narzędziem, o wszechstronnych możliwościach, wykorzystywanym do różnorodnych celów. Liczne funkcje matematyczne, finansowe i bazodanowe, a także półautomatyczne powielanie utworzonych formuł okazały się ogromnym ułatwieniem w codziennej pracy przedsiębiorstw z różnych branż, ale nie tylko. Program zyskał uznanie również w przypadku prywatnych zastosowań, takich jak np. tworzenie domowego budżetu.

Dostępność i prostota użytkowania to chyba dwa najważniejsze czynniki, które przyczyniły się do sukcesu Excela. Program jest atrakcyjny wizualnie, posiada przyjazny interfejs, a jego używanie jest w dużej mierze intuicyjne. Użytkownicy mogą szybko nauczyć się jego obsługi i korzystać z możliwości błyskawicznego wykonywania obliczeń, analizowania danych czy generowania wykresów, które niewątpliwie przydają się w codziennej pracy na wielu stanowiskach i w różnych branżach.

Dla wielu firm, szczególnie tych działających w skali mikro i dopiero rozwijających się, Excel jest idealnym rozwiązaniem, ponieważ jest stosunkowo niedrogi, a do jego wdrożenia czy obsługi nie potrzeba specjalistów. Z arkuszy mogą korzystać praktycznie wszyscy pracownicy, po krótkim przeszkoleniu.

Cofnijmy się do czasów, kiedy metody zarządzania produkcją nie były tak zaawansowane jak dziś. Wszystkie niezbędne dane dostępne były jedynie na papierze, obliczenia wykonywano ręcznie, a planiści, żeby przygotować odpowiedni harmonogram musieli wertować stosy dokumentów i żmudnie rozpisywać poszczególne zadania.

W tamtym momencie pojawienie się Excela musiało być prawdziwą rewolucją. Automatyzacja obliczeń, możliwość wizualnego przedstawiania danych czy zestawiania ich ze sobą w czytelnej i przejrzystej formie, spowodowała ogromną oszczędność czasu w stosunku do „starych metod”, nawet jeśli trzeba było poświęcić nieco czasu na wprowadzenie danych do systemu. Nic więc dziwnego, że Excel zyskał ogromne uznanie, a wielu planistów wręcz doszło do mistrzostwa w maksymalnym wykorzystaniu jego możliwości.

Przygotowanie nieskomplikowanych planów i harmonogramów za pomocą Excela jest proste. Program automatycznie wykonuje obliczenia, a planiści z jego pomocą mogą analizować dane produkcyjne, monitorować zapasy, prognozować zapotrzebowanie czy konfigurować harmonogramy. Czy to jednak wystarczy do efektywnego zarządzania nowoczesną fabryką?

Choć Excel okazał się przełomowym narzędziem, na przestrzeni lat znacząco zmieniły się wyzwania z jakimi muszą mierzyć się firmy produkcyjne. Sytuacja na rynku jest bardzo dynamiczna, a wymagania klientów dotyczące jakości, zróżnicowanej oferty oraz krótkich terminów realizacji są coraz większe. Konkurencja też nie daje o sobie zapomnieć.

Aby sprostać tym wyzwaniom niezbędne są nowoczesne metody zarządzania produkcją – sprawne, elastyczne i integrujące wszystkie etapy procesu produkcyjnego. Skuteczne planowanie produkcji opiera się na wiarygodnych danych, a firmy mają ich coraz więcej i tu pojawia się problem.

Prostota formuła Excela przestaje się sprawdzać, kiedy informacji jest za dużo. Naszpikowane setkami makr i funkcji arkusze stają się coraz mniej czytelne, ręczne wpisywanie trwa zbyt długo, jednoczesna praca kilku osób na tym samym dokumencie powoduje konflikty danych, a trudności w efektywnej integracji z innymi narzędziami komplikują śledzenie bieżącej sytuacji.

Do największych ograniczeń programu należy brak skalowalności. Małym firmom, z niewielką ilością wytwarzanych produktów i nieskomplikowanymi procesami, planowanie produkcji w Excelu pozwala na całkiem sprawne funkcjonowanie. Jednak w miarę rozwoju, bardziej złożonych działań i rosnącej liczby przetwarzanych danych, program staje się coraz mniej efektywny we wspieraniu procesu planowania, co prowadzi do problemów z jego szybkością i dokładnością.

Jak w przypadku każdego narzędzia tego typu, Excel działa w oparciu o informacje, które zostaną mu dostarczone. Oznacza to więc, że aby uzyskać wiarygodne dane wyjściowe, dane wejściowe muszą być poprawne. W tym miejscu pojawia się pewne ryzyko, które może mieć tym poważniejsze skutki, im bardziej złożone i skomplikowane procesy związane z planowaniem produkcji w Excelu chcemy przeprowadzić.

Mianowicie, początkowe dane trzeba wprowadzić do arkusza “ręcznie”. Nawet jeśli poszczególne informacje dotyczące zamówień klientów, definicji produktów czy marszrut produkcyjnych zgromadzone są w jakimś systemie (np. ERP), to chcąc planować produkcję w Excelu, co najmniej część z nich jest przenoszona do arkusza za pomocą operacji kopiowania i wklejania lub nawet wpisywana ręcznie. Niestety takie wprowadzanie danych wiąże się z ryzykiem popełnienia błędów. Pomyłki są normalne i ludzkie, jednak ich konsekwencje mogą być poważne.

Nawet mały błąd, który nie zostanie w porę wychwycony, może rozrosnąć się do ogromnych rozmiarów, kiedy jest podstawą dla wielu innych obliczeń, a z tego samego arkusza korzysta kilka działów. Takie wydawałoby się „drobnostki” sprawiają, że przygotowywane przez długie godziny plany i harmonogramy w jednym momencie stają się całkowicie nieaktualne. Dokłada to pracy planistom, może prowadzić do bezsensownych zamówień, niepotrzebnych przestojów i wielu innych problemów.

Firmy decydujące się na zarządzanie produkcją w Excelu zazwyczaj stają przed dylematem – stworzyć jeden duży plik gromadzący wszystkie dane czy lepiej kilka mniejszych dla poszczególnych działów lub obszarów? Ani jedno, ani drugie rozwiązanie nie jest optymalne, szczególnie w średnich i większych przedsiębiorstwach, które realizują równolegle więcej zleceń.

Wydawać by się mogło, że jeden duży plik, udostępniony np. w chmurze, to wygodne rozwiązanie. Każdy ma do niego dostęp, a wszystkie niezbędne informacje znajdują się w jednym miejscu. Jednak jeśli dane w takim pliku są modyfikowane przez wiele osób, może dojść do uszkodzenia ich struktury. Także każde pobranie arkusza na dysk lokalny w celu zmiany, może powodować bałagan i skutkować tym, że po firmie krąży wiele wersji pliku i już nie wiadomo, która jest poprawna.

Czy zatem stworzenie oddzielnych dokumentów dla poszczególnych obszarów działalności przedsiębiorstwa będzie korzystniejsze? Być może pozwoli to utrzymać większy porządek, trzeba jednak pamiętać, że wiele z tych arkuszy będzie opartych o te same dane, które trzeba do każdego z nich osobno wprowadzić lub o dane przenoszone między tymi arkuszami, a to powoduje ogromne straty czasu oraz jest miejscem powstawania pomyłek w danych.

W planowaniu mamy do czynienia z olbrzymim wyzwaniem matematycznym. Przykładowo, kiedy mamy 15 zleceń do wykonania na jednej maszynie, liczba możliwych kolejności ich ułożenia to ~1,3 *10^12 = 1,3 biliona. To liczba, która trudno sobie wyobrazić, a co dopiero mówić o wybraniu najlepszej z tych możliwości. Pojawia się pytanie, czy to w ogóle możliwe, aby „ogarnąć” tak ogromne możliwości i wyłuskać z nich te najkorzystniejsze?

Możliwość taka istnieje. Wykorzystuje się w tym celu szereg algorytmów, takich jak algorytmy programowania liniowego (LP) i całkowitoliczbowego (MILP), algorytmy heurystyczne czy genetyczne, a także modeli wynikających z teorii ograniczeń (Theory of Constraints) oraz teorii harmonogramowania (Scheduling Theory).

Brzmi skomplikowanie? Bo rzeczywiście takie jest. Nietrudno się domyśleć, że proste i przejrzyste arkusze kalkulacyjne takich funkcji jednak nie posiadają. Tylko czy to rzeczywiście jest potrzebne? Czy kolejność realizacji zleceń ma aż tak duże znaczenie? Jeśli zależy nam na optymalnej produkcji, dotrzymywaniu terminów, rentowności i konkurencyjności naszej firmy może się to okazać wręcz kluczowe. Patrząc na to z takiej perspektywy harmonogramy przygotowane w Excelu są najczęściej nieadekwatne i niezoptymalizowane, ponieważ nie ma zwyczajnie możliwości, aby ograniczając się tylko do nich przeanalizować taki ogrom różnych opcji czy efektywnie zaimplementować w nich modele wynikające z teorii ograniczeń czy teorii harmonogramowania.

Jeśli twoja firma zmaga się z opisanymi wyżej wyzwaniami, może być to znak, że czas najwyższy poszukać bardziej efektywnego narzędzia, opartego o współczesne metody zarządzania produkcją. Rozwiązaniem mogą być systemy klasy APS (Advanced Planning and Scheduling), przeznaczone specjalnie do planowania i harmonogramowania produkcji, używające zarówno odpowiednich algorytmów jak i modeli. Pozwalają one już nawet w kilka sekund wygenerować szczegółowe plany i harmonogramy.

Tworząc plany i harmonogramy APS uwzględnia szereg różnych czynników. Dzięki możliwości integracji z innymi systemami dane z produkcji mogą być automatycznie wymieniane dwukierunkowo z system ERP czy MES. Co więcej raz dostarczone informacje, mogą posłużyć do różnych celów i być na bieżąco aktualizowane.

Profesjonalny program do planowania produkcji pozwala na to, by korzystały z niego jednocześnie różne osoby i działy. Można też nadawać uprawnienia poszczególnym pracownikom, tak aby mieli oni dostęp jedynie do istotnych dla nich informacji.

APS to również doskonałe narzędzie do biznesowych analiz, które pozwala oszacować realne terminy czy opłacalność realizacji danego zlecenia, a także wybrać najbardziej optymalny sposób jego wykonania. System pozwala sprawnie radzić sobie z nieprzewidzianymi sytuacjami, takimi jak np. niespodziewane awarie, pozwalając kontrolować wpływ zmian w wydajności czy dostępności zasobów produkcyjnych na realizację zamówień klientów.

Jak już wspomnieliśmy, sprawdzenie i porównanie ze sobą różnych alternatyw to niezwykle istotna kwestia dla dobrego planowania, a systemy klasy APS mogą okazać się pod tym względem niezastąpione. Funkcjonalność „What-If”, czyli analiza scenariuszowa, dzięki wykorzystaniu (i łączeniu ze sobą) różnych algorytmów pozwala na wygenerowanie alternatywnych scenariuszy, uwzględniających różne czynniki.

Tym, co czyni tę opcję tak przydatną (i w ogóle sensowną), jest szybkość działania systemu. Przykładowo, w produkcji dyskretnej obejmującej kilka zakładów i łącznie 35 tys. zamówień, które przekładają się na 80 tys. operacji i wymagają uwzględnienia 20 tys. komponentów, APS jest w stanie generować kolejne wersje harmonogramu co 10 min.

To przykład dla bardzo złożonej sytuacji. Dla typowych zadań planistycznych czasy generowania harmonogramu są zazwyczaj rzędu kilku, kilkunastu sekund (np. 3 sekundy przy 300 zamówieniach, 600 operacjach i 40 tys. komponentów). Dla osiągania podobnych czasów wystarczą komputery typu workstation: z CPU 4 rdzeniowym o taktowaniu 4GHz lub wyższym oraz z pamięcią 16-32 GB w zależności od złożoności modelu.

Oczywiście wymienione parametry szybkości APS zależeć będą od tego jakie i jak w danym APS zostały zaimplementowane algorytmy i modele. Ważne jest także zwrócenie uwagi nie tylko na szybkość działania danego systemu APS, ale także na efektywność optymalizacji, jaką osiąga (nie jest sztuką policzyć coś szybko, ale niedokładnie). Niemniej i tak każdy, lub prawie każdy, APS będzie znacznie skuteczniejszy we wsparciu analizy scenariuszowej od arkusza kalkulacyjnego.

Jak planować produkcję i dlaczego wybór odpowiedniego narzędzia ma aż tak duże znaczenie? Odpowiednio dobrane rozwiązanie przynosi firmom produkcyjnych szereg korzyści, takich jak np.:

Oszczędność czasu – mówi się, że czas to pieniądz, nie warto więc tracić go na żmudne przepisywanie danych do arkuszy czy „ręczne” tworzenie harmonogramów i ich późniejsze aktualizowanie, którego nie da się uniknąć, kiedy decydujemy się na zarządzanie produkcją w Excelu. System APS pozwala wyeliminować tego typu zadania, a pracownicy mogą skupić się na ważniejszych kwestiach, które przełożą się na bezpośrednie zyski.

Zarządzanie przez fakty – podstawą trafnych decyzji biznesowych są rzetelne informacje na temat tego, co dzieje się na produkcji. Im bardziej te dane są dostępne, przejrzyste i przede wszystkim aktualne, tym łatwiej ułożyć skuteczną strategię, zaplanować kluczowe działania i korzystne inwestycje. Przy zbyt dużej ilości informacji arkusz stanie się niewydolny, APS jest w stanie tworzyć przejrzyste plany i harmonogramy uwzględniające wiele złożonych czynników i pozwala na błyskawiczne aktualizacje, kiedy tylko pojawią się zmiany.

Optymalna produkcja – czasem usprawnienie nawet kilku drobiazgów, które wiele nie kosztuje, jak np. zmiana kolejności realizacji zleceń, może przynieść spektakularne efekty. Żeby było to jednak możliwe, trzeba próbować różnych opcji, co w praktyce nie zawsze jest takie proste. Dostępna w systemie APS analiza scenariuszowa („What-If”) pozwala na szybkie wygenerowanie i porównanie alternatywnych wersji planów czy harmonogramów, umożliwiając wybranie najbardziej optymalnych rozwiązań.

Tworzenie prostych planów przy pomocy arkuszy kalkulacyjnych jest jak najbardziej możliwe i może okazać się dobrym pomysłem na start. Jednak w miarę rozwoju firmy, wady planowania produkcji w Excelu stają się coraz bardziej widoczne, a proces planowania zaczyna być niewydolny i nieoptymalny. To dobry moment na wprowadzenie dedykowanego systemu do planowania produkcji, takiego jak APS.