Penjadwalan Berbasis Kendala: Arsitektur yang Membuat Rencana Produksi Menjadi Nyata

Pesanan Anda di ERP dijadwalkan kirim hari Jumat. Perintah kerja sudah dirilis. Routing tampak benar. Kapasitas tampaknya tersedia. Semuanya terlihat baik dalam laporan perencanaan. Lalu Senin pagi tiba. Pusat pemesinan lima sumbu yang kritis mengalami gangguan. Satu pesanan sudah berjalan dalam produksi. Pesanan lain menunggu material. Pesanan ketiga secara teori bisa dipindahkan ke mesin lain, tetapi hanya jika fixture bersama tersedia, program yang benar sudah disetujui, dan operator yang berkualifikasi bekerja pada shift tersebut. Rencana ERP masih menyebut Jumat. Namun tanggal di ERP tidak otomatis berarti pabrik secara fisik mampu mengirimkannya. Dalam episode ini, kami membahas penjadwalan produksi berbasis batasan (constraint-based) dan perbedaan antara rencana produksi yang menggambarkan apa yang diinginkan bisnis dengan jadwal produksi terbatas (finite production schedule) yang mencerminkan apa yang benar-benar dapat dieksekusi pabrik. Menggunakan pabrik permesinan presisi hipotetis, kami mengikuti permintaan produksi dari ERP melalui routing, mesin, perkakas, fixture, tenaga kerja, material, kualitas, MES, pemeliharaan, dan kejadian di lantai produksi, lalu meneliti bagaimana mesin penjadwalan dapat menggabungkan batasan-batasan ini menjadi jadwal produksi yang dapat dicapai.

KETIKA RENCANA PRODUKSI BERTEMU PABRIK FISIK

Perencanaan produksi sering dimulai dari permintaan. Pelanggan membutuhkan produk. Pesanan memiliki kuantitas. Pesanan memiliki tanggal jatuh tempo. ERP menerjemahkan permintaan tersebut menjadi perintah kerja, kebutuhan material, routing, dan kebutuhan kapasitas secara umum. Itu penting. Namun hal itu tidak sama dengan menjawab pertanyaan yang harus dijawab setiap hari oleh produksi: Apa yang benar-benar dapat kita jalankan berikutnya? Rencana produksi mungkin memesan delapan jam di pusat kerja permesinan. Pabrik fisik perlu tahu mesin mana yang akan menyediakan delapan jam tersebut. Apakah mesin itu tersedia? Dapatkah ia memproduksi revisi part yang tepat ini? Apakah perkakasnya tersedia? Apakah fixture tersedia? Apakah material sudah dirilis? Apakah kualifikasi operator yang dibutuhkan tersedia selama setup yang direncanakan? Apakah pesanan akan selesai cukup cepat untuk mencapai langkah produksi berikutnya? Penjadwalan berbasis batasan menguji permintaan yang ingin dipenuhi bisnis terhadap kondisi nyata yang ada di produksi.

RENCANA PRODUKSI VS. JADWAL PRODUKSI

Perencanaan produksi dan penjadwalan produksi saling terkait erat, tetapi menjawab pertanyaan yang berbeda. Rencana produksi berfokus pada permintaan, tanggal, kuantitas, material, dan kebutuhan kapasitas secara umum. Jadwal produksi jauh lebih rinci. Ia menugaskan sebuah operasi ke sumber daya nyata, pada waktu nyata, dalam urutan nyata. Perbedaan ini menjadi sangat penting ketika sistem perencanaan menggunakan kapasitas tak terbatas (infinite capacity). Rencana kapasitas tak terbatas dapat menempatkan lebih banyak pekerjaan dalam suatu periode waktu daripada yang dapat dieksekusi pabrik fisik. Dua pesanan mendesak dapat tampak sama-sama membutuhkan mesin yang sama pada waktu yang sama. Di atas kertas, keduanya tetap mendesak. Di lantai produksi, satu spindle hanya dapat menjalankan satu operasi dalam satu waktu. Penjadwalan kapasitas terbatas (finite capacity scheduling) memaksa konflik tersebut terlihat. Ia memperhitungkan kalender sumber daya, pemeliharaan, waktu setup, fixture, perkakas, dan keterbatasan lainnya, alih-alih mengasumsikan pusat kerja dapat menyerap permintaan apa pun yang ditugaskan kepadanya.

KAPASITAS TERBATAS TIDAK MENCIPTAKAN KAPASITAS

Ini adalah perbedaan penting. Penjadwalan kapasitas terbatas tidak secara ajaib menciptakan mesin lain. Ia tidak membuat material datang lebih awal. Ia tidak mengkualifikasi operator lain. Ia tidak memperbaiki peralatan. Sebaliknya, ia mengungkap konflik sebelum produksi menemukannya melalui keterlambatan, percepatan (expediting), lembur, dan eskalasi pelanggan. Misalkan dua pesanan pelanggan membutuhkan mesin lima sumbu yang sama. Keduanya mendesak. Keduanya memiliki tenggat pengiriman yang ketat. Rencana kapasitas tak terbatas dapat memasukkan keduanya ke dalam periode kapasitas yang sama. Jadwal terbatas harus membuat keputusan. Satu didahulukan, yang lain menyusul. Atau salah satunya dipindahkan ke alternatif yang disetujui. Atau salah satunya terlambat. Hal ini dapat membuat jadwal produksi tampak lebih buruk daripada rencana ERP. Namun jadwal tidak menciptakan masalah tersebut. Batasan fisiknya sudah ada. Jadwal hanya membuatnya terlihat.

APA ITU BATASAN PRODUKSI?

Batasan (constraint) adalah kondisi yang harus dipatuhi ketika pekerjaan produksi ditempatkan dalam waktu. Beberapa batasan bersifat keras. Batasan tersebut tidak dapat diabaikan begitu saja hanya karena sebuah pesanan mendesak. Mesin tidak dapat menjalankan operasi jika tidak memiliki kemampuan yang dibutuhkan. Fixture tidak dapat dipasang pada dua mesin secara bersamaan. Material yang berada dalam penahanan kualitas (quality hold) tidak boleh dikonsumsi. Operator tanpa sertifikasi yang dibutuhkan tidak boleh melakukan setup yang terkendali. Jendela pemeliharaan menghilangkan kapasitas mesin yang dapat digunakan. Suatu operasi tidak dapat dimulai sebelum operasi sebelumnya yang diperlukan telah menghasilkan keluaran yang dibutuhkan. Batasan lain bersifat lunak. Batasan tersebut mewakili preferensi atau tujuan bisnis. Anda mungkin lebih suka lebih sedikit setup. Anda mungkin ingin meminimalkan lembur. Anda mungkin ingin mengurangi Work in Progress. Anda mungkin memprioritaskan tanggal pelanggan yang kontraktual. Anda mungkin ingin menjaga bottleneck tetap produktif secara terus-menerus. Oleh karena itu, prinsip penjadwalan yang berguna adalah: Kelayakan dulu. Optimasi kemudian. Pertama, tentukan apa yang secara fisik dan operasional dapat dieksekusi produksi. Kemudian, tentukan opsi layak mana yang paling mendukung tujuan bisnis.

TANGGAL JATUH TEMPO BUKAN PRIORITAS

Penjadwalan produksi menjadi sangat menarik ketika beberapa pesanan bersaing untuk sumber daya yang sama. Tanggal jatuh tempo memberi tahu Anda kapan sesuatu seharusnya selesai. Itu tidak secara otomatis memberi tahu urutan terbaik. Sebuah pesanan mendesak mungkin membutuhkan setup yang panjang. Pesanan lain mungkin sudah memiliki material yang disiapkan dan menggunakan setup mesin yang sedang berjalan. Pesanan ketiga mungkin harus segera selesai karena harus mencapai proses batch sebelum batas waktu tertentu. Sekadar mengurutkan antrean produksi berdasarkan tanggal jatuh tempo mengabaikan hubungan-hubungan tersebut. Penjadwalan berbasis batasan mengevaluasi konteks produksi secara lengkap. Hal itu membuat prioritas menjadi eksplisit, alih-alih membiarkannya ditentukan oleh siapa yang lebih dulu menghubungi perencana.

ROUTING DAN KETERGANTUNGAN OPERASI

Sebuah perintah produksi bukanlah satu blok pekerjaan tunggal. Ia bergerak melalui beberapa operasi. Dalam contoh yang dibahas dalam episode ini, sebuah housing hasil permesinan membutuhkan frais lima sumbu, dilanjutkan dengan perlakuan panas, inspeksi, dan perakitan. Operasi-operasi tersebut saling bergantung. Jika frais selesai terlambat, masalahnya belum tentu tetap berada di proses permesinan. Pesanan mungkin melewatkan batch perlakuan panas berikutnya. Keterlambatan itu dapat menggeser inspeksi. Inspeksi dapat menggeser perakitan. Perakitan dapat menggeser tanggal pengiriman akhir. Inilah sebabnya penjadwalan berbasis batasan perlu memahami ketergantungan operasi, bukan hanya pemanfaatan mesin secara individual. Jadwal perlu memodelkan aliran produksi.

KETERSEDIAAN MATERIAL LEBIH DARI SEKADAR INVENTARIS

Sistem perencanaan mungkin menunjukkan bahwa material ada. Namun apakah produksi benar-benar dapat mengonsumsinya? Itu dua pertanyaan yang berbeda. Material mungkin secara fisik berada di dalam pabrik tetapi masih menunggu inspeksi penerimaan. Material itu mungkin dialokasikan untuk perintah produksi lain. Mungkin dikarantina. Mungkin memerlukan sertifikat khusus pelanggan. Mungkin sesuai dengan grade material yang benar tetapi lot yang disetujui salah. Oleh karena itu, pertanyaan penjadwalan yang berguna bukanlah sekadar: "Apakah kita punya material?" melainkan: "Dapatkah operasi ini mengonsumsi material yang disetujui ini pada waktu yang direncanakan?" Jika jawabannya tidak, operasi tersebut belum siap, meskipun mesinnya tersedia. Episode ini menunjukkan bagaimana gerbang material dan kualitas menjadi batasan produksi berbasis waktu, bukan sekadar atribut inventaris.

KEMAMPUAN MESIN VS. KETERSEDIAAN MESIN

Mesin lain mungkin memiliki kapasitas terbuka. Itu tidak secara otomatis menjadikannya alternatif. Sumber daya tersebut harus mampu melakukan operasi. Ia mungkin memerlukan envelope kerja yang tepat. Kemampuan toleransi mungkin penting. Kontroler tertentu atau program yang disetujui mungkin dibutuhkan. Persetujuan pelanggan dapat membatasi operasi hanya pada mesin tertentu. Mesin-mesin berbeda yang termasuk dalam pusat kerja ERP yang sama mungkin tidak setara dalam kemampuan produksi.