Varastojen ohjaus ja toimitusketjun hallinta Kon-15.4199 Konepajojen tuotannonohjaus 4.2.2015
VARASTOSSA TAVARA MAKAA! VARASTOSSA TAVARA ON TURHA! VARASTOSSA TAVARA EI OLE KÄYTÖSSÄ! = VARASTOT OVAT TURHIA
Varastojen suhde myyntiin (Yhdysvallat) Laman aikana Varastot erityisen turhia
MIKÄ ON SYY TÄLLE TURHUUDELLE? Turha varasto
Varastoja käytetään toimitusajan lyhentämiseen PÄÄSYY VARASTOLLE ON PITKÄ TOIMITUSAIKA Varaston avulla saadaan lyhyt toimitusaika Jos varastoja pitää vähentää, kannattaa keskittyä toimitusajan pienentämiseen! Kysyntä (Kysynnän vaihtelu on toissijainen syy) Varasto
Toimitusaika on pääsyy varastoille Toimitusaika koostuu esimerkiksi seuraavista Tilausviiveestä Tuotteen valmistus- eli prosessointi ja kuljetusajasta (Ei pysty todennäköisesti pienentämään, mutta lähes AINA vain pieni osa toimitusaikaa) Välivarastoista tuotannossa ja kuljetuksessa Erissä valmistamisesta Vaihtelusta läpäisy- ja toimitusajoissa Toimitusajan, eli varastojen syyn, lyhentämiseen löytyy usein helppoja keinoja! (Katso LEANluennon kalvot!)
Sisältö Tällä luennolla keskitytään varastojen jatkuvaan varastojen ohjaukseen tilanteessa, jossa kysyntä vaihtelee satunnaisesti. Aikaisemmin kurssilla on käyty läpi esim. tilanne, jossa tilaukset ovat tiedossa ja varastokustannuksia minimoidaan.
Sisältö Varastojen ohjaus Kysynnän ennustaminen Ohjaustyypit Lattiatason käytäntöjä Toimitusketjut Vaihtelun hallinta toimitusketjussa
VARASTOJEN OHJAUS
Varastojen ohjauksessa on kyse vain kahdestä kysymyksestä 2. Varastojen ohjauksessa on vain kaksi kysymystä: 1. Milloin tilataan? 2. Kuinka paljon? 1. Kysyntään ei yleensä voida vaikuttaa, mutta se on syytä ottaa huomioon Varasto 3. Tärkeää on myös varaston sijainti, mutta siitä enemmän kun käsitellään toimitusketjun hallintaa
Kysyntä vaikuttaa varastojen määrään Lähtökohta: Varastossa pitää olla aina tavaraa siten, että sitä riittää (normaaliin) kysyntään Kysyntä kuitenkin vaihtelee, joten vaihtelu pitää huomioida Kysyntä pitää ennustaa, koska sitä ei läheskään aina tiedetä Osien kysyntä pohjautuu valmistettavan tuotteen kysyntään (Rakenteen mukaan)
Merkinnät: Tutkitaan näitä asioita yksinkertaisilla kaavoilla Kysyntä on keskimäärin D Kysyntä vaihtelee. Vaihtelua kuvataan keskihajonnalla eli termillä (sigma) Lähde: Wikipedia D
Kun kysynnät yhdistetään, keskimääräinen kysyntä pysyy samana, mutta hajonta pienenee! Kaksi kysyntää, ja, Kun kysynnät yhdistetään saadaan = + = ( ) +( ) Jos kysynnät ovat samat ( = ja = ) =2 = 2 (Hajonta pienenee 30%) Samaa kysyntää voi yhdistää myös esim N päivän ajalta = =
Mitä suurempi kysyntä, sitä pienempi suhteellinen vaihtelu! Varasto-ohjaus vaikeaa (vaihtelu merkittävää eli Varastojen pitäisi olla isot suhteessa kysyntään) Ohjaus helppoa Varastot isot suhteessa vaihteluun
Mitä pidempi tarkastelujakso, sitä pienempi normaali vaihtelu! Pitkässä juoksussa ennustuksissa kuitenkin virheitä. Pienet muutokset kumuloituvat ja tekevät ennustamisen mahdottomaksi
Tuotteiden elinkaari ja varastot? Suuri kysyntä Ennustaminen helppoa Myynti Ennustaminen vaikeaa Aika
Todennäköisyys Todennäköisyys Todennäköisyys 30 % 25 % 20 % 15 % 10 % 5 % 0 % 10 % 8 % 6 % 4 % 2 % 0 % -2 % 5 % 4 % 3 % 2 % 1 % 0 % -1 % Päivittäinen kysyntä Kysyntä 0 2 4 6 8 10 12 Kysyntä Viikottainen kysyntä 0 10 20 30 40 Kysyntä Kysyntäjakaum a(kk) 0 50 100 150 200 Kysyntä Päivä -Vaihtelu suurta suhteessä keskimääräiseen kysyntään. -Hankala tajuta -Parhaat tulokset saadaan ottamalla päivittäinen kysyntä huomioon -Isot tilaukset voivat sotkea jakaumaa! Kuukausi -Vaihtelu pientä -Jos ennuste virheellinen tulee ongelmia -Jakauma lähenee normaalijakaumaa
Kysynnän ennustaminen, eri menetelmiä Varastojen hallinnassa ennusteet tärkeässä asemassa Mitä pidempi ennustus, sitä suurempi virhe Tuoteperheiden ennusteet tarkempia kuin yksittäisten tuotteiden Uusien tuotteiden tapauksessa ennustaminen vaikeaa Trendit ja kausivaihtelut syytä ottaa huomioon Menetelmiä Liukuva keskiarvo Exponentiaalinen tasoitus Ennustus = alfa*kysyntä + (1-alfa) * (Edellinen ennustus) Ylläolevat menetelmät eivät toimi hyvin trendien kanssa. Trendien kanssa voidaan käyttää esim. kaksi- tai kolmikertaista exponentiaalista tasoitusta tai ennustus trendien osalta voi tehdä erikseen käsin. Regressioanalyysi Asiantuntijaraadit
Jatkuva varastojen ohjaus Kun kysyntä tai sen ennustus on tiedossa, voidaan varastotasot laskea ohjausperiaatteen mukaan Kuinka paljon? Siten että varasto riittää kunnes seuraava tilauksen tuotteet saapuvat. Varaston riitto voi olla esim. 90% kaikista tapauksista. Tätä kutsutaan varmuusvarastoksi. Jos tilauksiin liittyy kustannuksia optimaalinen eräkoko, EOQ, voi kasvattaa tätä määrää Milloin? Periodinen Täydennetään varaston tilanne tietyn periodin välein Jatkuva seurataan varaston tilannetta jatkuvasti, tilataan kun on tarve
Varaston riitto (newspaper model) 1. Ennustejakauma kysynnästä ajalle, jonka varasto pitää riittää Jos kysyntä on täällä, ylimääräiset Kappaleet jäävät käteen. Kustannus C O per kpl Tilausmäärä / Varmuusvaraston taso Q Jos kysyntä tämä, kaikkea kysyntää ei saada varastolla tyydytettyä. Kustannus C U per kpl Optimaalinen taso on sellainen että todennäköisyys P(Q) sille että kaikki kysyntä saadaan toteutettua on P(Q) = C U /(C U + C O )
Varaston riitto (esimerkki) Ylimääräisen kappaleiden kustannus C O = tuotteen arvo * varaston kustannukset per vuosi = 100 * 0.25 = 25 Tyydyttämättömän kysynnän kustannus C U per kpl (Asikas ei osta enää tuotteita, jolloin vuositasolla myynti pienenee 10 kpl) = myynnin pienentyminen * tuotteesta saatava voitto 10*40 = 400 Varaston taso P(Q) = C U /(C U + C O ) = 400 /(400 +25 ) = 94%
99% ja 100% riitolla on iso ero Esim. varasto pitää riittää päivittäiseen kysyntään (riitto = 1 päivä) Päivittäinen kysyntä Todennäköisyys 30 % 25 % 20 % 15 % 10 % 5 % 0 % 0 2 4 6 8 10 12 Kysyntä 99% taso 95% taso Esim. varasto pitää riittää viikoksi (riitto = 7 päivä) : Viikottainen kysyntä ~100% taso =20 kpl Todennäköisyys 10 % 8 % 6 % 4 % 2 % 0 % -2 % Esim. Varaston täydennysaika(toimitusaika) viikko 0 10 20 30 40 Kysyntä 95% taso 99% taso ~100% taso =50 kpl
Milloin? Periodinen varastojen ohjaus Varaston tavoitetaso Tilaus saapuu Varaston määrä Tilauspäätös P = periodi T = toimitusaika P T P T P Aika Tavoitetaso riitto lasketaan ajalle (T+P)
Milloin? Jatkuva varastojen ohjaus: Perustaso (base stock level) Hälytystaso = tavoitetaso Varaston määrä Tilauksia aina kun varasto pienenee Aika T Hälytystason riitto lasketaan ajalle T Tilauskoko=1
Kuinka paljon? Optimaalinen eräkoko EOQ jos yksittäiseen tilaukseen riittyy kiinteitä kustannuksia optimaalisen eräkoon laskenta vastaa kysymykseen kuinka paljon tilataan? Tilausmäärä/erä Q=, missä D=kysyntä, K=tilauskustannus, h=varastointikustannus per tuote Oletukset Kysyntä, toimitusaika, tilauskustannus, kappaleen hinta ja varastointikustannus oletetaan vakioiksi Käsitellään vain yhtä tuotetta Koko erä saapuu kerralla ja sen käsittelyyn ei mene (juuri) aikaa Kaava toimii hyvin myös, jos kysyntä ja kustannukset vaihtelevat!
Optimaalisen eräkoon kaava D=kysyntä, K=tilauskustannus, h=varastointikustannus per tuote, =tilattava erä, p=kappaleen hinta Kustannus C = pd + (D/ )*K + hq/2 Ostokustannus Tilauskustannukset Derivoidaan C Q:n suhteen. Derivaatan nollakohdassa on C:n minimi -(D/ )*K + h/2 = 0 = 2DK/h = Varastointikustannus
EOQ Minimi Tilauskustannukset laskevat kun Q kasvaa Varastointikustannukset nousevat lineaarisesti kun Q kasvaa
Jatkuva varastojen ohjaus: Perustaso ja EOQ Tilaus saapuu Varaston määrä Hälytysraja Tilaus (EOQ) T T Aika Hälytysrajan varaston riitto lasketaan ajalle T
Vaikeaa Onko varaston seuranta Periodinen Periodinen ja EOQ (Isoin varasto varastot täytetään ainakin tavoitetasoon tilaamalla vähintään EOQ:n määrämä määrä) Helppoa Perustasoohjaus (Pienin varasto) Perustaso ja EOQ Pieni Tilauksen kiinteä kustannus Suuri
Ohjauksen menetelmiä EOQ (Hankinta-puolelle hyvin soveltuva) Kaksi-laatikkokanban Hälytysraja = 1 laatikko, Tilausmäärä = 1-laatikko Min/Max ohjaus automaattisesti muuttuvilla rajoilla Hälytysraja = Min, Tilausmäärä = Max-Min Täydellinen optimointi kun tiedetään kysyntä ja toimitusajat (MRP ohjelmistot)
Varastojen ABC-jaottelu Kalleimman tuoteryhmän ohjaamiseen käytetään eniten resursseja, esim: A-tuotteet (70% kysynnästä): Jatkuva ohjaus B-tuotteet (25% kysynnästä): periodinen ohjaus C-tuotteet (5% kysynnästä): KANBAN-laatikot
ABC jaottelu Nimike
Varaston mittareita Toimittamattomat tilaukset Palvelutaso (toimitusvarmuus) Alfa-palvelutaso: Kysyntä periodin aikana/ varastotaso periodin alussa -Eli todennäköisyys että tulee toimittamattomia tilauksia periodin aikana Beta-palvelutaso: Toimittamattomat tilaukset / kysyntä periodin aikana -todennäköisyys että yksittäistä tilausta ei voida toimittaa Gamma-palvelutaso: Oletusarvo toimittamattomien tilauksien määrästä ajan suhteen / kysyntä -Käytössä lähinnä tieteellisessä kirjallisuudessa Varaston kierto Myynti vuodessa / varasto (montako kertaa varasto kiertää vuoden aikana)
Tyypillinen varaston lattiatason prosessi Varastoon laitto 15% kustannuksista Varasto Keräys / järjestely 55% kustannuksista josta Siirtyminen 55% Etsiskely 15% Poiminta 10% Muut 20% Vastaanotto 10% kustannuksista Yleisesti mitä pienempi käsittely-yksikkö, sitä kalliimmat käsittelykustannukset. Pakkaus / käyttö 20% kustannuksista Lähde: J. Bartholdi ja S. Hackman, Warehouse & Distribution Science
Varaston prosessin parantaminen Varastoon laitto 15% kustannuksista Siirtomatkojen minimointi, tieto vapaana olevasta tilasta Vastaanotto 10% kustannuksista RFID, viivakoodi, tarkempi saapumisten aikataulutus Varasto Keräys / järjestely 55% kustannuksista josta Monien kappaleiden nouto samaan aikaan, virheiden estäminen (Esim. ääniohjaus), visuaalisuus ja varastojen helppokäyttöisyys, Lähivarastot Pakkaus / käyttö 20% kustannuksista Lähetyskokojen pienennys, tarkastuksen parantaminen, Setitys (tuodaan varastosta suoraan oikea setti)
Varastot Korkeavarasto Lavat Lattiavarasto Trukit http://en.wikipedia.org/wiki/logistics
Automaattivarasto http://www.konecranes.fi/kunnossapito/tyostokonehuolto/tyostokoneiden-ennakoivakunnossapito/materiaalinhallinta
Virtaushyllyt täytetään toiselta puolelta ja käytetään toiselta http://www.directindustry.com/industrial-manufacturer/flow-storage-shelving- 108076.html
Kaksilaatikkokanban http://www.winnipegfreepress.com/our-communities/times/seven-oaks-adopts-5ssupply-system-247119891.html
Varastomäärien inventointi Käytännössä aina varastotasot eivät pysy tietojärjestelmissä oikeassa tavaroita viedään vääriin paikkoihin, varastetaan, tuhoutuu jos varastotasoja ei lasketa, pikkuhiljaa varastotasot ovat mitä sattuu Keinoja: Huolellinen rekisteröinti tärkeässä, merkitään missä mikin on. Viivakoodit, RFID nopeuttavat ja helpottavat tätä. Kirjataan aina ottomäärä Vain materiaalinkäsittelijät koskevat varastoihin Tavaraa otetaan vain kun signaali tulee tuotannosta Cycle counting (Laske muutama nimeke päivässä siten että kaikki nimikkeet tullaan käymään läpi esim. kuukauden aikana) Tilastollinen laskenta (Tiedetään varastojen hävikin laajuus ja käytetään sitä oletuksena)
Toimitusketju
Toimitusketjun hallinta Alihankkijat Toimittajat (Hankinta) Valmistus Varastointi Jakelu Asiakkaat Minimoidaan kulut: Maksimoidaan: Palvelutaso / Toimitusaika Materiaali Kuljetus Tuotanto Kuljetus Varastointi
Toimitusketju Alihankkijat Toimittajat (Hankinta) Valmistus Tuotanto Varastointi Jakelu Asiakkaat Hinta, Eräkoko Tuotannon vaihtelun minimointi, Materiaalivaraston minimointi Varaston minimointi, Kuljetusten yhdistäminen Palveluaste, Toimitusaika Ristiriitaisia vaatimuksia Paikallinen optimointi ei toimi ja Toimitusketju pitää optimoida kokonaisuutena
Tilauksen penetraatiopiste Varasto-ohjaus ennusteen ja toteuman perusteella Tilausohjaus (Kysyntä) Ennusteet tärkeässä asemassa! Varasto
Kysynnän vaihtelun hallinta on keskeistä nykyaikaisessa toimitusketjun suunnittelussa Käydään läpi neljä esimerkkiä, joissa on sama idea Varastojen keskittäminen ATO-tuotanto (Assemble-to-order) Jälkikonfigurointi Milk run
Varastojen keskittäminen on OIKEIN, jos varastoissa on merkittävää vaihtelua Varasto Varasto Varasto
Tehtävä 1: Varaston laskenta six sigman avulla! Varastossa on kaksi varastoa samalle tuotteelle. Ne ovat kahdelle eri yritykselle joiden päivittäiset kysyntöjen tiedot ovat = 1, =4ja = 10, =3. Varastojen tasot päivitetään viikon toimitusajalla, joten jos viikonloppu otetaan huomioon, johtuen reilun viikon(l=9) tavoitetaso on riittävästi Varaston koko lasketaan siten että varmuusvaraston koko on V=L +6. Luku 6 hajonnan kertoimena tarkoittaa karkeasti että noin yksi miljoonasta kerrasta kun yritys tilaa tuotetta sitä ei ole varastossa ( SIX SIGMA!). Tehtävät: 1. Laske varastojen tasot V ja V yksittäisille varastoille! 2. Laske SIX sigmalle riittävä varastojen taso V,, jos varastot vain yhdistetään yhdeksi varastoksi! Vinkki: = + = ( ) +( ) 3. Toimitusaikaa lasketaan edelleen yhdistämisen jälkeen (L=4), koska nyt herra logistiikkapäällikön ei tarvitse tarkkailla kuin yhtä varastoa! Paljonko on riittävä varaston tavoitetaso?
Vastaukset 1. V =L +6 =9 1+6 4 = 81 V =L +6 =9 10+6 3 = 144 2. 3. V, =L + +6 + =9 1+10 +6 4 +3 = 99 + 90 = 189 V, =L + +6 + =4 1+10 +6 4 +3 = 44 + 60 = 104
Tuotteet kokoonpannaan tilauksen tullessa (engl. Assemble-to-order ATO) Komponentteja Tuotteita Komponenttien varastot voidaan pitää on pienenä koska monen tuotteen kysyntä saadaan yhdistettyä 1. Komponentit tilataan etukäteen 2. Kokoonpano nopeaa Lopputulos: Asiakas saa haluamansa kombinaation halvalla ja kohtuullisen nopeasti!
Jälkikonfigurointi ( Postponement ) Varasto Perustuotteen valmistus Tuotantokustannukset hieman kalliimpia, mutta varastomäärät pienempiä Asiakkaan toiveiden mukaiset lisäosat
Milk run - ennen Lähde: Kiyoshi Suzaki, The new manufacturing challenge
Milk run -jälkeen Toimitusaika meni kolmasosaan alkuperäisestä. Kysyntä yhdistetään nyt määrässä ei ajassa, ja ajojen määrä on sama. Tehtaan sisäiset varastot pienenevät myös (n. kolmasosaan) koska toimitusaika on pienempi! Milkrun toimii todellä hyvin myös tehtaan sisälogistiikassa Lähde: Kiyoshi Suzaki, The new manufacturing challenge
Riskin ja varastojen pienentäminen toimitusketjussa Riskien pienentäminen hajauttamalla riskiä (risk pooling) Vaihtelevan kysynnän tuotteet vain keskusvarastossa Konfigurointi vasta varastossa (postponement) Milk run (yhdistetään kuljetuksia ja kuljetetaan pienempiä eria useammin) Tehtaat valmistavat tuotteita muiden tehtaiden markkinoille Alihankkijan vastuu min/max tasosta (asiakkaan varasto siirretään oman varaston tilalle) Kuljetettavat tuotteet ajatellaan virtuaalisena varastona jota voidaan jo myydä
Bull whip tai forrester efekti Lähde: wikipedia
Syitä bullwhip efektille: Vaihtelu myynnin noustessa lisää toimittajan havaitsemaa vaihtelua 1. Kysyntä nousee (katkoviiva) 2. Samaan aikaan varastot (tasainen viiva) sattuvat olemaan alhaalla 3. Tilataan poikkeuksellinen määrä tuotteita 3 4. Ennustukset eivät ole vielä täysin päivittyneet, minkä vuoksi varastotasot pääsevät menemään alas ja koko juttu alkaa taas 1. kohdasta 1 2 4 Seuraus: Toimittaja näkee suuria kysyntävaihteluja, joihin se alkaa varautumaan. Tämä kertaantuu toimitusketjussa. Lähde: Lee et al, The bullwhip effect in Supply Chain (Lähde sisältää kaiken tarvittavan tiedon bullwhip efektistä)
Ratkaisut bullwhip:lle ovat läpinäkyvyys ja lyhyet toimitusajat Varsinainen kysyntä näkyviin myös toimittajalle Ennustus on kiinteä eikä dynaaminen (tällöin on kuitenkin ongelmia jos kysyntä oikeasti muuttuu merkittävästi) Lyhyet toimitusajat (Asiakkaan ei tarvitse tilata isoja määriä => toimittajan ei tarvitse varautua isoihin tilauksiin)
Loppupäätelmät PITKÄ TOIMITUSAIKA on AINOA syy varastoille Varastojen hallinnassa ENNUSTEET ovat kriittisessä asemassa! Mitä USEAMMIN tehdään varastojen täyttöä sitä pienemmät varastot saadaan! Toimitusketjussa KYSYNNÄN VAIHTELUN hallinta on tärkeää!
Lähteitä Michel Baudin, Lean logistics J. Bartholdi ja S. Hackman, Warehouse & Distribution Science, www.warehousescience.com/