APO: planistyczna rewolucja w S/4HANA

Dobre narzędzia planistyczne

SAP od zawsze znany był z jakości oferowanych narzędzi planistycznych. Flagowy system SAP ERP (ECC) pozwala planiście wykonywać planowanie w długim, średnim i krótkim horyzoncie czasowym. Głównymi komponentami oferowanymi przez SAP w systemie ERP (ECC) są narzędzia do:

• planowania długookresowego S&OP (Sales and Operation Planning), tzw. planowanie oparte na grupach produktów oraz planowaniu elastycznym,
• planowania LTP (Long Term Planning) oraz planowania symulacyjnego,
• planowania popytu i modelowania, np. strategii konsumpcji prognoz sprzedaży DEM (Demand Management),
• tworzenia głównego planu produkcji MPS (Master Production Scheduling),
• planowania oraz bilansowania zapotrzebowań na zdolności produkcyjne CRP (Capacity Requirements Planning).

Standardowe narzędzia wykorzystywane do planowania produkcji w SAP ERP, oferują i wspierają planowanie MRP w standardzie MRP2 – planowanie zapotrzebowań materiałowych oraz wstępne obciążanie zdolności produkcyjnych. Ewentualne bilansowanie planu produkcji względem dostępności poszczególnych zasobów, wykonywane jest w osobnym kroku.

Metodologia MRP

Nadrzędnym założeniem planistycznym jest wykonywanie tzw. przebiegów MRP, gdzie system wykonuje planowanie zapotrzebowań materiałowych dla wszystkich poziomów technologicznych – od wyrobu gotowego po surowce, tworząc jednocześnie zapotrzebowania na zdolności produkcyjne. Zgodnie z metodologią MRP2 możemy wykonywać plany produkcji obejmujące całość zasobów przedsiębiorstwa (materiały, zakupy, sprzedaż, zdolności produkcyjne, dane technologiczne, maszyny etc). Głównym narzędziem planistycznym wykorzystywanym do tworzenia planów produkcji z tzw. wyrównywaniem zdolności produkcyjnych były znakowe lub graficzne tablice planistyczne. Dążąc do większej automatyzacji oraz uelastyczniania procesów planistycznych, wyżej wymienione narzędzia były uzupełniane funkcjonalnościami zaawansowanego planowania produkcji, oferowane przez system SAP APO.

Sposoby uruchamiania SAP APO

Do tej pory system SAP APO uruchamiany był jako osobna instalacja systemu. Traktowany był jako część systemu SCM (Supply Chain Management). Wymagały tego przede wszystkim założenia związane ze sposobem przetwarzania olbrzymiej ilości danych oraz zależności pomiędzy nimi. Niezbędnym było wykorzystywanie dedykowanych silników, tzw. akceleratorów pracujących z danymi zgromadzonymi w pamięci, maksymalnie redukując główne wąskie gardło przetwarzania dużej ilości danych, jakim jest czas dostępu do tradycyjnej, dyskowej bazy danych. Od momentu wprowadzenia przez SAP bazy danych HANA (In-Memory database), pojawiła się możliwość implementacji rozwiązań związanych z zaawansowanym planowaniem bezpośrednio w systemie ERP (ECC).

Głównymi komponentami systemu APO w wersji stand-alone były:

• DP (Demand Planning) – Zarządzanie popytem
• SNP (Supply Network Planning) – Planowanie sieci dystrybucji
• PP/DS (Production Planning / Detailed Scheduling) – Planowanie produkcji/Planowanie szczegółowe
• GATP (Global Available To Promise) – Globalne potwierdzenie dostępności

Wprowadzając nowy system S/4HANA, SAP zaoferował możliwość uruchomienia zaawansowanego, szczegółowego planowania produkcji (komponent APO PP/DS) bez konieczności instalacji dodatkowego, dedykowanego systemu SCM oraz serwera. Dzięki temu planiści mogą skorzystać z zupełnie nowej filozofii obsługi procesów planistycznych, wspieranych przez SAP poprzez wykorzystywanie tzw. heurystyk (gotowych algorytmów, predefiniowanych do rozwiązywania konkretnych problemów planistycznych).

Nieograniczony rozwój systemu

W standardzie SAP oferuje także modyfikację oraz tworzenie nowych zestawów algorytmów, co pozwala planistom rozwijać, zmieniać i dostosowywać filozofię planowania zgodnie ze strategiami przyjętymi w danym czasie przez przedsiębiorstwo. Narzędzie to uwalnia planistę od pewnego ustrukturyzowanego, być może niepotrzebnie usztywniającego, podejścia zgodnego z metodyką MRP2, otwierając szeroki wachlarz możliwości i oferując zupełnie nowe narzędzia dostępne już z poziomu systemu ERP (ECC, S/4HANA).

Gdyby, mimo wszystko, możliwość konfiguracji nie wyczerpywała wymagań biznesu, SAP umożliwia także bezpieczne oprogramowanie zupełnie nowych heurystyk. Dzięki takiemu podejściu, mamy możliwość praktycznie nieograniczonego rozwoju systemu przy równoczesnym zapewnieniu bezpieczeństwa i poprawności wyników planowania dostarczanych przez pozostałe heurystyki.

Moduł zaawansowanego planowania w S/4HANA nie jest bezpośrednim „klonem” funkcjonalności SAP APO. Do tej pory system APO dysponował niezależną strukturą danych. Wymiana danych następowała poprzez główny interfejs (tzw. CIF). W APO PP/DS tworzone są m.in. dane podstawowe produktów, zasobów, struktury produkcyjne (PDS lub PPM) itp.

Modelowanie danych podstawowych

W S/4HANA dane podstawowe modelowane są w jednym, głównym miejscu systemu. Jest oto zgodne z podejściem upraszczającym architekturę systemu oraz głównego założenia „Single source of truth” – czyli jednego miejsca gromadzenia oraz źródła dla analizy danych.

I tak odpowiednio:

Dane podstawowe materiałów – mamy możliwość utworzenia nowej zakładki „Planowanie rozszerzone”. Zaznaczenie pola „Planowanie zaawansowane” i zapisanie zmian materiału uruchamia automatyczną procedurę tworzenia danych podstawowych produktu w PP/DS.

Dane podstawowe materiału

Dane podstawowe produktu PP/DS

Stanowiska robocze – podobnie jak z danymi materiałów, dane stanowiska roboczego tworzymy standardowo tak, jak dotychczas w SAP ERP (ECC), natomiast zaznaczenie nowego wskaźnika „Planowanie zaawansowane”, powoduje automatyczne utworzenie danych podstawowych zasobu w PP/DS.

Stanowisko robocze

Zasób PP/DS

Wersje produkcji – podstawą tworzenia danych podstawowych struktur produkcji (PDS – Production Data Structure) jest konwersja wersji produkcyjnych. Wersje produkcyjne były już wykorzystywane w SAP ERP i umożliwiały jednoznaczne połączenie specyfikacji materiałowych BOM, z marszrutami i operacjami technologicznymi w jeden konkretny model wykonania produktu. W S/4HANA uruchamiamy narzędzie do konwersji wersji produkcyjnych na PDS w module PP/DS.

Wersja produkcji

PDS w PP/DS

Planowanie w PP/DS

Przebieg planowania wykonywany w PP/DS wykorzystuje tzw. heurystyki – gotowe algorytmy planujące i rozwiązujące konkretne sytuacje pojawiające się w planach produkcyjnych. System dynamicznie reaguje, tworząc system alertów, które obsługiwane są poprzez tzw. monitor alertów. Narzędzie to jest elastycznie konfigurowalne. Można zadecydować jakiego typu zdarzenia powinny zostać zaraportowane w odpowiednim statusie i priorytecie. Co ważne – użytkownik może samodzielnie skonfigurować ważność danych komunikatów oraz wartości (czasowe/ilościowe), które będą powodowały wykazywanie danej sytuacji planistycznej jako informacja, ostrzeżenie lub błąd. Ze względu na to, że w PP/DS mamy możliwość tworzenia planu co do minuty, a nawet sekundy, planista może otrzymywać bardzo celowane alerty związane z ewentualnymi zaburzeniami planu produkcyjnego.

Funkcjonalności modułu rozszerzonego planowania można podzielić na dwa podstawowe elementy:

• planowanie produkcyjne – związane z tworzeniem zleceń planowanych oraz zgłoszeń zapotrzebowania, wykorzystywanie mechanizmów do tworzenia optymalnych wielkości partii produkcyjnych,
• szczegółowe harmonogramowanie – związane z tworzeniem optymalnej ścieżki oraz kolejności operacji oraz zleceń na poszczególnych zasobach.

Planowanie produkcyjne to niejako „przebieg MRP” w standardowym systemie SAP. Może ono być ustawiane tak, aby automatycznie system sam wykonywał kolejne kroki, gdzie każdy następny uruchamia inną, specyficzną metodę planowania oraz harmonogramowania lub optymalizacji.

Przykładowe kroki wykonywane automatycznie przez system:

• określenie kodów poziomu przetwarzania MRP,
• planowanie produkcji – obliczenie zapasów oraz zapotrzebowań,
• wykonanie automatycznego przeharmonogramowania kolejki produkcyjnej ze względu na zależności i problemy z lead time na niższych poziomach struktury BOM poszczególnych produktów (np. propagacja stabilnego planowania w przód, w przypadku kiedy data zapotrzebowania na wyrób gotowy oznaczałaby konieczność uruchomienia zleceń produkcyjnych na półprodukt w przeszłości),
• wykonanie optymalizacji dla zadanego zasobu lub grupy zasobów, pod kątem np. ustawienia kolejki z wykorzystaniem macierzy przezbrojeń.

Ustawienie odpowiednio dobranej kolejki kroków w danym przebiegu planu, pozwala planiście „zrzucić” na system wykonanie typowych czynności, które musiałby iteracyjnie wykonywać w standardowym planowaniu. Co istotne – przebieg planowania oraz ewentualna dalsza obróbka tego wyniku, np. w tablicy planowania szczegółowego, może odbywać się pod kątem konkretnej wersji planu. Użytkownik może utworzyć szereg wersji planu – to jest skopiować rzeczywistą sytuację planistyczną na nieaktywną wersję, na której można bez konsekwencji wypróbować poszczególne zmiany i ich wpływ na całość planu. Dzięki temu możliwe jest wykonywanie symulacji oraz wybór odpowiedniej ścieżki/metody kroków, zanim ostatecznie plan zostanie wdrożony i odniesie skutek w pozostałych działach firmy. Co niezmiernie istotne – planista może zmienić dostępne zdolności produkcyjne dla wybranej wersji planu nieaktywnego, co pozwala symulować wykonalność planu produkcyjnego, jeśli np. uruchomimy kolejną zmianę, podejmiemy pracę w godzinach wolnych w weekend.

Planowanie szczegółowe

Planowanie szczegółowe opiera się na wykorzystaniu strategii oraz heurystyk do bilansowania zdolności produkcyjnych. Poprzedzone odpowiednim zamodelowaniem zasobów jako potencjalnych „wąskich gardeł”, określa konieczności i priorytety dla traktowania planowania danego zasobu jako tzw. planu skończonego.

W podmodule PP/DS SAP dostarcza użytkownikowi zupełnie nowy zestaw narzędzi. Poniżej pokrótce wymieniono najważniejsze z nich oraz (proszę to potraktować jako olbrzymie uproszczenie) przypisano standardowe transakcje SAP – niejako odpowiedniki występujące w podmodule PP/DS. Dla osób pracujących na co dzień w systemie SAP, nie będą one niczym nowym, natomiast takie porównanie może być pomocne w ocenie, jak wiele nowości pojawia się w module PP/DS.

Przebieg planowania produkcji online – odpowiednik MD01, MD02 w SAP ERP. Dodatkowe elementy to możliwość definiowania kolejnych automatycznych kroków (heurystyk) wykonywanych przez system. Nie tylko planujemy zapasy i zapotrzebowania, możemy optymalizować oraz harmonogramować zasoby zgodnie ze zdefiniowanymi strategiami.

Przebieg planowania produkcji w tle

Wgląd produktu (sytuacja planistyczna zawierająca wszystkie elementy zapasów, zapotrzebowań oraz przyjęć w horyzoncie planowania) – odpowiednik MD04 w SAP ERP. Dodatkowe elementy to przede wszystkim możliwość uruchamiania heurystyk produktu oraz zmiennych heurystyk, gdzie planista może dynamicznie zmieniać parametry sterujące (wielkości partii, strategie uzupełnienia zapasów, sposób harmonogramowania zasobów itd.) – czyli przeliczać bieżącą sytuację dla danego indeksu materiałowego mocno rozbudowanym mechanizmem MRP plus harmonogramować te wyniki zgodnie z przyjętą strategią. System pozwala przejść do monitora alarmów, na bieżąco wyświetla alarmy ilościowe, terminowe oraz sieciowe dla danych elementów zawartych na liście. Użytkownik może natychmiast tworzyć nowe zlecenia planowane, prognozy itp. Użytkownik może także wiązać zapotrzebowania z elementami uzupełniającymi zapasy zgodnie ze swoimi wytycznymi, tworząc tzw. ustalone powiązania (fixed pegging). Co ważne, takie powiązania nie wymagają uruchamiania trybu produkcji pod zamówienie klienta (MTO).

Wgląd produktu

Tablica planowania produktu – odpowiednik MF50 – znakowej tablicy planistycznej w SAP ERP. Dodatkowe elementy to np. możliwość dynamicznego wyboru, jakiego typu dane (pod ekrany) planista chce oglądać w danym momencie. Można za jednym razem weryfikować elementy MRP z przeglądu produktów, wykresy zasobów z tablicy planowania szczegółowego, parametry optymalizatora, heurystyk planowania szczegółowego, przeglądu powiązań zapotrzebowań (tzw. pegging), wglądu produkcji – elementów pojedynczych, wgląd produktu – grafika ilości itd.)

Tablica planowania produktu

Tablica planowania produktu

Tabela przeglądu produktów (sytuacja zapasów/zapotrzebowań dla całej grupy produktów) – odpowiednik MD07 w SAP ERP. Dodatkowe opcje to np. możliwość przejścia do Tablicy planowania produktów oraz do Tablicy wglądu produktu, weryfikacja ewentualnych problemów, komunikaty związane z ostatnim przebiegiem planowania głównego, analiza zestawów komunikatów wygenerowanych przez monitor alarmów.

Tabela przeglądu produktów

Tablica planowania zasobu – w bardzo dużym uproszczeniu odpowiednik MF50/CM02 w SAP ERP. Główne dodatkowe właściwości to możliwość analizy zapotrzebowań na zdolności produkcyjne w kontrze z dostępnymi zdolnościami oraz możliwość harmonogramowania kolejki produkcyjnej na danym wybranym zasobie. Planista może wykorzystywać funkcje heurystyk harmonogramowania, weryfikować strategię planowania zasobu, dodawać przestoje/przerwy w planie dostępności zasobu. System wyświetla jednocześnie informację o dostępności i obciążeniu zasobu oraz szczegółową listę operacji i zleceń przetwarzanych na danym zasobie.

Tablica planowania zasobu

Tablica planowania szczegółowego (w tym możliwy do uruchomienia  optymalizator macierzy przezbrojeń, kolejkowania zleceń) – odpowiednik CM25 w SAP ERP. Planista może wybierać, jakie elementy będzie analizował na ekranie (wykres zasobów, produkcji, zlecenia, operacji, pełnego wykorzystania zasobów). Do wykorzystania jest także funkcjonalność optymalizatora (narzędzie do automatycznego wyszukiwania możliwie optymalnego rozwiązania planistycznego). Użytkownik może zapisać wyniki planowania jako plan symulacyjny, który dopiero po akceptacji może zostać przekształcony na wynik planowania operatywnego.

Tablica planowania szczegółowego

Monitor alarmów – elastyczne narzędzie do weryfikacji oraz definicji alarmów planistycznych. W porównaniu z klasycznym systemem ERP monitor alarmów oferuje znacznie szersze możliwości ustawień parametrów, wg których system generuje komunikaty.

Monitor alarmów

Oczywiście wspomniane powyżej funkcjonalności oraz próba odniesienia ich do standardowych transakcji w SAP ERP a także S/4HANA to bardzo duże uproszczenie. Chodzi o pokazanie, o ile i jak bardzo zmieniają się narzędzia oraz możliwości planisty po uruchomieniu modułu PP/DS.

Najważniejszą rzeczą jest np. możliwość wykorzystywania heurystyk produktu w tablicy przeglądu produktu, gdzie możemy wykonywać samodzielnie planowanie, weryfikować jego wyniki, uruchamiać tzw. zmienne heurystyki (planista może wybrać dodatkowe funkcje planistyczne i je uruchomić). Plan zostanie „wprowadzony w życie” dopiero po zapisaniu takich wyników.

W wielu transakcjach wykorzystywane są także strategie planowania szczegółowego – gdzie, dla każdej strategii, definiuje się, w jaki sposób poszczególne obiekty zostaną zaplanowane.

Na przykład: szukanie wolnych luk czasowych, wstawianie operacji, wstawianie operacji z redukcją, sekwencjonowanie operacji ze względu na zdefiniowane parametry, a także wykorzystanie tzw. optymalizatora. W strategiach definiujemy także, w jaki sposób mają zostać zaplanowane np. zależne obiekty, jak bardzo restrykcyjnie określamy poszczególne zasoby jako zasoby skończone (finiteness level), czy system może automatycznie wybierać alternatywne zasoby (mode selection) i wiele innych.

Ustawienia strategii

Optymalizator – narzędzie wykorzystywane w powyższych transakcjach, gdzie po wyznaczeniu odpowiednich ważności (wag), system samodzielnie może próbować opracować optymalny harmonogram, uwzględniając wytyczne związane z czasami i kosztami dla czasu przezbrojeń, czasu przygotowania, opóźnień maksymalnych i sum opóźnień, wycofania z planu, zmiany wersji wytworzenia produktu (podmiana alternatywnych zasobów). Główna różnica pomiędzy optymalizatorem a heurystykami polega na tym, że heurystyka rozwiązuje konkretny problem, zadanie (np. wykonuje harmonogramowanie wielopoziomowe), natomiast optymalizator iteracyjnie wykonuje próby harmonogramowania, obliczając odchylenia i różnice w danych kosztach poszczególnych rezultatów, próbując wybrać optymalną wersję. Ustawienia poszczególnych branych pod uwagę wskaźników ma decydujący wpływ na wynik takiego procesu optymalizacji. Ze względu na ogromną złożoność problemów planistycznych, wzajemnie wykluczające się ograniczenia i założenia brane pod uwagę, zaleca się, aby optymalizator był wdrażany począwszy od możliwie wyselekcjonowanych zasobów, wydziałów, produktów tak, aby planiści wypracowali założenia ustawień poszczególnych parametrów i mogli przeanalizować wynik, zanim optymalizator zostanie uruchomiony dla automatycznego planowania większej ilości zasobów/produktów.

Optymalizator

Nowe możliwości planistyczne

Modułem PP/DS w systemie S/4HANA SAP otwiera praktycznie każdemu przedsiębiorstwu zupełnie nowe możliwości planistyczne, dotychczas zarezerwowane dla większych graczy korzystających z „dużego” systemu optymalizacji łańcucha dostaw APO w SAP SCM. Dodatkowe nowe funkcjonalności są opcją, nic nie stoi na przeszkodzie, aby planowanie wykorzystało dotychczasowe znane już funkcjonalności systemu SAP. W przypadku nowych wdrożeń osoby decyzyjne mogą spać spokojnie – SAP S/4HANA pozwoli planistom rozwijać funkcjonalności i narzędzia planistyczne bezpośrednio w systemie centralnym bez konieczności inwestycji w ewentualne zewnętrzne systemy zawansowanego planowania (typu APS).

Przed przystąpieniem do wdrożenia PP/DS należy pamiętać o:

• weryfikacji licencji – moduł PP/DS jest traktowany jako osobna pozycja cennikowa,
• weryfikacji i instalacji tzw. live cache (techniczna strona modułu Basis),
• weryfikacji i instalacji optymalizatora (jeśli te funkcje miałyby być wykorzystywane)
• wykonaniu konfiguracji bazowej modułu.

Moduł PP/DS (planowanie produkcji oraz szczegółowe harmonogramowanie) w SAP S/4HANA to dedykowane rozwiązanie przeznaczone w szczególny sposób dla firm prowadzących złożone procesy planistyczne. Zwłaszcza dla tych, które posiadają wielopoziomowe specyfikacje materiałowe (BOMy) swoich wyrobów oraz wiele alternatywnych możliwości wykonania i uruchomienia produkcji (tzw. wersji produkcji). Prowadzą produkcję zleceniową na dużą skalę, a zwłaszcza dla firm, które zmuszone są wykonywać analizy wykonalności planu dla wielu zasobów, w tym tych planowanych jako tzw. zasoby skończone – wąskie gardła. Rozwiązanie sprawdzi się także tam, gdzie zachodzi konieczność wykonywania harmonogramowania w możliwe zautomatyzowany sposób, gdzie prowadzi się także symulacje planu oraz tam, gdzie planiści szukają narzędzia pozwalającego wykorzystywać wyjątki w planowaniu. Mogą to być firmy z branży przetwórstwa metalu, tworzyw sztucznych, ogólnie pojętych obróbek prowadzonych na gniazdach lub organizacje prowadzące bardziej seryjną produkcję, ale szukających bardzo zaawansowanych narzędzi planistycznych dostępnych bezpośrednio w systemie SAP.