Под лежачий камень. "Барабан-Буфер-Канат" — методика планирования производства Разделение производства на этапы

Согласно теории ограничений, предложенной Э.Голдраттом, в каждом производстве можно выделить сравнительно небольшой перечень рабочих центров, являющихся узкими местами, производительность которых ограничивает производительность всего производства в целом. Для достижения максимальной производительности производства эти узкие места должны быть по возможности расширены и использованы максимально эффективно.

Метод "Барабан-буфер-веревка" Теории ограничения систем ТОС Э. Голдрата в : Общее описание

Конкретные шаги по оптимизации производства с учетом его узких мест объединены в методику, известную как “Барабан-буфер-веревка” или DBR (Drum-Buffer-Rope). Основные шаги по использованию методики:

рабочие центры, являющиеся узкими местами. Методика называет эти узкие места барабанами ;
обеспечить наиболее эффективную загрузку барабанов. Для этого следует точно распланировать их работу, составить расписание работы этих барабанов, исключающее простои;
подчинить выполнение работы на прочих рабочих центрах работе барабана. Время производства на рабочих центрах, стоящих в процессе производства перед барабаном, методика называется буфером . Работа в буферах должна начинаться заранее, за указанное время до запланированного времени начала работы барабана. Длительность буфера должна быть выбрана с таким расчетом, чтобы работы в нем были обязательно выполнены до времени работы барабана. Таким образом, буфер должен страховать барабан от простоев.

Для поддержки методики “барабан-буфер-веревка” (далее ББВ) функционал управления производством предлагает следующий порядок работы:

все производство разбивается на этапы. Выделение этапов не является следствием методики ББВ, но оно может быть необходимо для других целей, например выделения частей производства, выполняющихся на разных территориях;
на каждом этапе выделяется ключевой рабочий центр данного этапа - его барабан. Для барабана указывается точная информация о его производительности. Для всех работ, выполняющихся перед ним и после него, задается обобщенное время выполнения, за которое они гарантированно будут выполнены, - буфер ;
планирование графика производства выполняется на базе информации из этапов производства. Таким образом, для планирования производства не требуется детальная информация о производительности всех рабочих центров: достаточно знать производительность ключевых рабочих центров и время работы в буферах; в процессе производства контролируется статус выполнения работы в буферах перед ключевыми рабочими центрами.

Советы по использованию методики “Барабан-буфер-веревка”

Один из наиболее эффективных подходов к поиску узких мест - посмотреть, перед какими рабочими центрами скапливаются заготовки, ожидающие обработки.
Контроль качества может быть целесообразно расположить перед “барабаном”. В этом случае узкое место будет обрабатывать только заведомо качественные заготовки и его неэффективная работа будет исключена.
Следует постоянно следить за производством и контролировать изменение состава его узких мест. Новые узкие места могут выявляться при оптимизации загрузки узких мест, выявленных ранее.
Должны быть приняты все возможные меры, чтобы “барабан” не простаивал и работал эффективно.
По возможности производительность “барабана” должна быть увеличена, т.к. это увеличивает производительность всей системы.

Литература по методологии ТОС Теории ограничения систем.

Классический механизм Барабан-Буфер-Веревка не всегда удается грамотно применить на практике. Чаще всего сложно соблюсти правильную последовательность, где сначала идет Веревка, далее следует Буфер, а Барабан задействуется только в особых случаях. К тому же, существенной преградой успешного применения механизма являются трудности в синхронизации продаж и производственного процесса. В этой связи, достаточно высокий интерес представляет упрощенная система Барабан-Буфер-Канат .

Классическая система Барабан-Буфер-Веревка представляет собой механизм управления производственными процессами, направленный на то, чтобы «расшить» ограничение системы, подчинить всё производство максимально эффективному использованию ограничения. На практике построение такой системы включает в себя разработку подробного план-графика работ для ограничения (барабан), создание защитного буфера, предотвращающего возможность простаивания ограничения (буфер), а также организацию механизма своевременного отпуска работы в производство (веревка).

Однако при внедрении механизма ББК есть также и скрытая посылка: продажи и производство – это процессы, происходящие в двух самодостаточных подразделениях, и отдел продаж может порой посылать новые заказы в производственные цеха, даже когда последние с трудом могут (или совершенно не могут) выполнить их. Однако в таком случае, очевидно, что эта посылка должна быть разрушена. Это – та ситуация, в которой ограничением является рынок, и производство должно подчинить свою работу этому ограничению.

Так что же делать в том случае, когда механизм ББК внедрен в производство, но стало очевидным, что производство больше не является ограничением?

В этом случае неизбежно столкновение с выводом о том, что некоторые положения методики ББК больше не являются необходимыми.

Во-первых, строгий план-график, определяющий работу ограничения: его наличие определяет, что ограничение всегда задействовано в работе. Это также предполагает безоговорочное соблюдение спланированного расписания работ для ограничения. И хотя все это, безусловно, полезные вещи для ограничения, имеющегося в производственном процессе на заводе, они делают сам завод «негибким» к изменениям рыночного спроса: спрос увеличивается, клиент требует выполнения заказа в более короткие сроки, объем заказов становится чересчур большим и т.п.

Во-вторых, классический механизм барабан-буфер-веревка требует создания трех видов буфера:

Буфер отгрузки – для обеспечения поставки заказов в срок;
Буфер ограничения – для обеспечения работы ограничения при сбоях в рабочем графике;
Буфер сборки – для своевременного получения сборочным цехом (расположенным в производственной системе после ограничения) всех необходимых для сборки ресурсов.

Однако на практике многие предприятия не используют буфер сборки, и на деле же работают для обеспечения дополнительной защиты буфера отгрузки. Это является сигналом того, что фактически системы ББК не предоставляет какого-либо механизма по расстановке приоритетов для поступающих с буферов сигналов. В первую очередь, проблема в следующем: отгружаю ли я продукцию, или же просто поддерживаю работу ограничения?

В-третьих, механизм ББК чрезвычайно сложный! Существует масса вещей, которые программное обеспечение системы ББК не может в полой мере учитывать. например:

взаимозависимость некоторых производственных этапов и прочие технологические ограничения, которые требуют дополнительного упорядочивания;
для некоторых производственных этапов (например, сушильных печей), которые одновременно обрабатывают несколько заказов (или обрабатывают заказы частями), чересчур сложно составить план-график работ;
если ограничение представляет собой набор похожих, но не одинаковых машин, проблема составления план-графика также весьма существенна;
необходимость многократного прохождения заказов через этап, являющийся ограничением (или через несколько ограничений)

Наконец, на практике часто возникает необходимость реорганизации расписания. Фактически, учитывая строгое расписание работы ограничения, это может привести к коренным переменам во всех процессах, результатом чего может стать сдвиг сроков выполнения заказов. И это совершенно не способствует максимальному увеличению эффективности использования рыночного ограничения.

Так как нет такого ПО, которое могло бы учесть все эти сложности при внедрении системы ББК, всегда требуется иметь дополнительные программы, которые будут пытаться учесть все эти неучтенные аспекты. Как минимум, это усложняет применение механизма ББК. Как максимум, это становится причиной утраты доверия к этому механизму.

Это не может радовать. Получается, что при всей простоте идеи, заложенной в механизм ББК, его практическое применение становится гораздо более сложным, чем это необходимо. Классическая система ББК называет этот парадокс «конфликтом успешного решения»: «делать простые вещи, чтобы добиться хорошей работы» против «усложняйте, чтобы получить максимум результатов». Разрешить этот конфликт можно проверкой того, в какой степени простые решения и сложные решения влияют на окончательные результаты. В некоторых ситуациях простые решения могут способствовать возникновению проблем, например:

1. Мы можем столкнуться с необходимостью недоиспользования ограничения в производстве. Если настоящим ограничением является рынок, это означает, что мощности производства должны быть больше мощностей рынка (т.е. предприятие должно быть в состоянии ответить на увеличение спроса). Т.е., завод должен работать так, чтобы его мощности были недоиспользованы – другими словами, ограничение не должно быть задействовано на 100%.

2. Порядок, в котором работа поступает на ограничение, приводит к существенным потерям времени, из-за чего происходит недоиспользование мощности производственного ограничения. Такая ситуация возникает, когда на ограничение влияет целый ряд взаимозависимых производственных этапов. Это достаточно редкое явление, однако в таких случаях требуется внедрение более эффективного механизма барабан-буфер-веревка.

3. Этап-ограничение делает много такой работы, которая существенно не нужна. Этого не должно происходить, если в это момент Канат «втягивает» в цех заказы, которые действительно требует рынок.

Основные принципы упрощенной системы ББК

Каковы ключевые принципы классической системы ББК, которые сохраняются для упрощенной системы? Выделяются три главных аспекта:

1. Субординация по отношению к рынку (мы должны знать, обеспечиваем ли мы установленные сроки поставки заказа);

2. Веревка (не направлять чрезмерно много материалов в производственный процесс, чтобы ограничение получало лишь нужные материалы вовремя и не создавалось лишнего незавершенного производства);

3. Снизить загруженность всего производства.

Для обеспечения пункта 1, отдел продаж получает в распоряжение инструмент, который помогает быстро ответить на вопрос «Какая будет дата поставки по этому заказу?». Стандартным ответом на такой вопрос будет стандартное время выполнения заказа. Однако этот инструмент будет рассчитывать свой вариант времени выполнения заказа путем отправки этого заказа на ограничение в следующий возможный момент, к чему будет добавляться 1/2 буфера отгрузки.

Если полученный результат будет превышать действовавшее ранее стандартное время выполнения заказа, то будет использоваться новое (более долгое) время, так как именно оно, скорее всего, является более адекватным. Если полученный результат окажется меньшим, то используется действовавшее ранее стандартное время, и вводится более длительный буфер заказа, который позволит гарантировать, что заказ поступит на звено-ограничение в нужный момент. (Да, именно каждому заказу присваивается отдельный «буфер заказа», который поможет контролировать его выполнение).

Чтобы обеспечить пункты 2 и 3, для производственных цехов должны быть установлены простые правила. У каждого заказа есть свой буфер, который устанавливается отдельно для каждого заказа. Работа поступает в систему с учетом времени, отведенного на ее выполнение – т.е. по тем же принципам, которые действуют для Каната в классической системе ББК. Приоритет устанавливается в зависимости от цвета, присваиваемого буферу заказа. Рабочие центры будут ежедневно получать эту информацию и устанавливать приоритеты для своей деятельности, и вместо разных сигналов, поступающих от буферов сборки, ограничения и отгрузки, будет существовать только один вид сигналов.

Но это только выглядит слишком просто.

Не создаст ли такая система слишком много незавершенного производства?

Не возникнет ли угроза перезагрузки (или, наоборот, простаивания) ограничения, если не будет детально проработанного план-графика его работы? Что, если будут возникать экстренные заказы или же другие изменения в объеме заказов? Первые два пункта разобраны выше.

Как быть с экстренными заказами? Если ваша бизнес-среда подразумевает возможность возникновения таковых, то часть спланированных заказов будет откладывается, чтобы были обработаны экстренные заказы. При этом будет необходимо обеспечить поставку этих товаров в более сжатые сроки, если этого будет требовать отдел продаж. Если при поступлении заказов в систему их приоритет изменяется, то необходимо изменить сроки выполнения заказов.

Например, если требуется поставить заказ на неделю раньше, то время, отведенное на его выполнение, сократится, и будет рассчитан новый приоритет буфера. Нет необходимости в том, чтобы осуществлять сложные изменения расписания работы звена-ограничения.

Однако здесь существует несколько моментов, где следует быть особо внимательным . Если завод работает как по системе «производство на заказ», так и по системе «работа на склад», то заказы типа «на склад» изменяют приоритетность на основании потребления из буферных запасов. Если в системе нет способов защиты от таких изменений, то мы можем влиять на сроки выполнения работы «на заказ».

Помимо этого, стоит быть осторожным с взаимозависимыми процессами, время выполнения которых может существенно увеличиться/сократиться под влиянием тех работ, которые проходят в рабочем центре. Здесь в первую очередь необходимо проверить, можно ли оптимизировать эти этапы, чтобы не возникало существенных проблем при сдвигах приоритетов работ. Другим решением может являться выявление предпочтительной последовательности работ и поручить старшему мастеру принимать решения «на лету» — отталкиваясь от этой последовательности и с учетом понимания того, является ли буфер достаточно продолжительным для выполнения всех произведенных производственных изменений.

Откат к классической системе ББК должен являться крайней мерой, когда все приведенные способы в рамках упрощенного механизма ББК не будут в состоянии эффективно устранять проблему неэффективной траты времени на этапе-ограничении.

Обобщая вышесказанное, сущность упрощенной системы ББК заключается в том, что лишь один тип буфера определяет как приоритетность и график отпуска работ, так и деятельность отдела продаж по составлению планов прохождения заказов через всю систему. Просто и эффективно.

Для любого производства сегодня особенно остро стоит задача выполнения заказов клиентов в минимально возможные сроки. При кажущейся простоте, выполнить эту задачу отнюдь нелегко. Сегодня существует множество подходов к управлению производством, но, зачастую, они слишком сложные, дорогостоящи, требуют длительного времени внедрения, и поэтому неэффективны. Есть ли альтернатива?

Мировые эксперты в области управления производством, разработавшие Теорию Ограничений (Theory of Constrains), утверждают, что, возможно, эти методики действительно работают на многих предприятиях по всему миру. Но, зачастую, их можно заменить куда более простыми и понятными решениями, построенными на базе инструментов Теории ограничений.

Ключевым вопросом в производстве является составление производственной программы и управление процессом для её реализации. Для этих целей Теория ограничений предлагает использовать инструмент «Буфер-Барабан-Веревка». Он базируется на следующей идее: объем выпуска продукции всего предприятия зависит от объема выпуска наименее производительного участка или станка. Излишки незавершенного производства НЗП или срыв сроков выполнения заказов чаще всего связано с тем, что остальные участки работают несогласованно с ограничивающим ресурсом.

Барабан

В связи с этим, необходимо синхронизировать работу всех участков, сосредоточив усилия на планировании работы ограничения-«барабане» (ограничение как барабан задает такт работы всего предприятия). Важным отличием такого подхода является то, что только для ограничения составляется подробный план и порядок работы, остальные участки работают по принципу «эстафетчика»: «получил задание - сделай его как можно быстрее».

Наличие свободных мощностей, обычно позволяет этим участкам сделать все вовремя. Заказы в плане работы ограничения расставляются в зависимости от срока выполнения. Это позволяет производить продукцию в срок необходимый клиенту.

Веревка

Чтобы избежать скопления НЗП в производственной цепочке, необходимо вовремя отпускать материалы со склада. В качестве такого времени предлагается использовать среднее время прохождения заказа от материалов до ограничения. Такой подход, с одной стороны, позволяет обеспечить ограничивающий ресурс заготовками в нужное время, а с другой, не создаст излишних запасов. Тем самым, мы как бы привязали канат: соотнесли темп работы ограничения и с темпом отпуска материалов в производство.

Буфер

В реальной жизни всегда есть место случайности, предсказать которые почти невозможно, но необходимо учитывать: сломался станок, рабочий не вышел на работу и т.д. Для борьбы с такими случайностями нужно управлять так называемым буфером.

Когда мы «привязали канат», то при расчете были использованы данные о среднем времени прохождения заказа. Если этот заказ поставить в приоритет, то срок его выполнения значительно уменьшится (практика показывает, что обычно это время составляет треть от среднего времени прохождения заказа). Поэтому если мы раздели все время на три зоны: зеленую, желтую, красную; и будем отслеживать, в какой зоне находится тот или иной заказ, то получим действенный инструмент управления.

Поясним на примере. Допустим время прохождения заказа от запуска материалов до ограничения составляет 9 дней. Разделим это время на три равные зоны по три дня. Сегодня утро 1.04.2011 - день отпуска сырья в производство, поэтому заказ находится в зеленой зоне. Пусть четвертого числа утром мы увидим, что заказ находится в желтой зоне. Это значит, что об этом заказе можно не беспокоиться. Если седьмого числа мы заметим, что заказ перешел в красную зону, то нужно беспокоиться о его выполнении. Прежде всего, необходимо определить, на какой операции находится заказ, и оценить вероятность завершения в срок. Если очевидно, что заказ не успевает, то необходимо ставить его в приоритет.

Для производственной системы достаточно создать и отслеживать три вида буферов:

Буфер ограничения, предназначенный для защиты ограничения от недогрузки;
. буфер отгрузки - защищает соблюдение сроки выполнения заказа;
. буфер сборки - защищает производственный поток, идущий от ресурса ограниченной мощности, от остановки вследствие недостатка комплектующих, которые поступают от других ресурсов.

Такая система позволяет своевременно получать информацию и управлять производством, фокусируя усилия там, где это необходимо.

До этого мы ни разу не говорили о том, как осуществить выполнение плана и повысить результативность предприятия. Остановимся коротко на этом вопросе. Если ограничивающий ресурс определяет выпуск всего предприятия, то все усилия необходимо сосредоточить на его максимальном использовании. Для этого могут пригодиться различные инструменты борьбы с потерями рабочего времени этого ресурса. Например, такие инструменты бережливого производства (Lean) как:

Система быстрой переналадки (SMED);
. система всеобщего ухода за оборудованием (TPM);
. система Poka Yoke - защита от ошибок персонала;
. визуализация;
. система 5S, и д.р.

В этом случаи эффективность этих инструментов повышается в разы и результатов не придется ждать годы.

Однако возникает закономерный вопрос. А почему бы сразу, если мы определили узкое место, не инвестировать средства и увеличить его мощность «расширив» или «расшив» его? Ответ прост. Обычно это требует значительных финансовых вложений и занимает длительное время и это могут позволить себе далеко не все предприятия. При этом инструменты, позволяющие максимально использовать ограничение, не требуют значительных финансовых вложений и эффект от их применения проявляется почти мгновенно. Очень часто применение таких инструментов, вообще снимают вопрос об инвестициях. Данный факт является еще одним аргументом в пользу максимального использования ограничения, вместо немедленных инвестиций.

Подведем итоги. Что предлагает Теория ограничений для производства?

Существенно упростить процесс планирования: подробный производственный план составляется только для ограничивающего ресурса.
. Сократить объем незавершенного производства в системе: все производство работает согласовано (вытягивание вместо выталкивания),
. Повысить количество заказов, выполняемых в срок: управление буферами.
. Сократить время выполнения заказов: контроль над временем выполнения заказов и анализ причин проникновения в красную зону буфера.
. Увеличить производственную мощность предприятия, благодаря максимальному использованию ограничивающего ресурса.

5. МЕТОД «БАРАБАН-БУФЕР-ВЕРЕВКА» (DBR)

Метод «Барабан-Буфер-Веревка» (DBR-Drum-Buffer-Rope) — один из оригинальных вариантов «выталкивающей» логистической системы, разработанной в ТОС (Theory of Constraints) ,,. Она очень похожа на систему лимитированных очередей FIFO, за исключением того, что в ней не ограничиваются запасы в отдельных очередях FIFO.

Рис. 9.

Вместо этого устанавливается общий лимит на запасы, находящиеся между единственной точкой составления производственного расписания и ресурсом, ограничивающим производительность всей системы, РОП (в примере, приведенном на рисунке 9, РОП-ом является участок 3). Каждый раз, когда РОП завершает выполнение одной единица работы, точка планирования может запускать в производство еще одну единицу работы. Это в данной логистической схеме называется «веревкой» (Rope). «Веревка» — это механизм управления ограничением против перегрузки РОП. По существу, это график отпуска материалов, который предотвращает поступление работы в систему в темпе более высоком, чем она может быть обработана в РОП. Концепция веревки используется для предотвращения появления незавершенного производства в большинстве точек системы (кроме защищенных плановыми буферами критических точек).

Поскольку РОП диктует ритм работы всей производственной системы, то график его работы именуется «Барабаном» (Drum). В методе DBR особое внимание уделяется именно ресурсу, ограничивающему производительность, поскольку именно он определяет максимально возможный выход всей производственной системы в целом, так как система не может производить больше, чем ее самый маломощный ресурс. Лимит запасов и временной ресурс оборудования (время его эффективного использования) распределяется так, чтобы РОП всегда мог вовремя начать новую работу. Этот в рассматриваемом методе именуется «Буфером» (Buffer). «Буфер» и «верёвка» создают условия, предотвращающие недогрузку или перегрузку РОП.

Заметим, что в «вытягивающей» логистической системе DBR буферы, создаваемые перед РОП, имеют временной , а не материальный характер.

Временной буфер есть резерв времени, предусматриваемый для защиты запланированного времени «начала обработки», с учетом разброса в прибытии на РОП конкретной работы. Например, если расписание РОП требует начать конкретную работу на участке 3 во вторник, тогда материал для этой работы должен быть отпущен достаточно рано, чтобы все предшествующие обработке РОП шаги (участки 1 и 2) были закончены еще в понедельник (т.е. за один полный рабочий день до требуемого срока). Буферное время служит для «защиты» наиболее ценного ресурса от простоев, поскольку потеря времени этого ресурса эквивалентна невозвратной потери в конечном результате всей системы. Поступление материалов и производственных заданий может осуществляться на основе заполнения ячеек «Супермаркета» Передача деталей на последующие этапы обработки после их прохождение через РОП уже не являются лимитируемым FIFO, т.к. производительность соответствующих процессов заведомо выше .

Рис. 10. Пример организации буферов в методе DBR
в зависимости от положения РОП

Необходимо отметить, что только критические пункты в цепи производства защищаются буферами (см. рисунок 10). Такими критическими пунктами являются:

сам ресурс с ограниченной производительностью (участок 3),
любой последующий этап процесса, где происходит сборка детали, обработанной ограничивающим ресурсом с другими частями;
отгрузка готовой продукции, содержащей детали, обработанные ограничивающим ресурсом.

Поскольку в методе DBR защита от возможных отклонений сосредоточена в наиболее критичных местах производственной цепи и устраняется во всех прочих местах, время производственного цикла может быть сокращено, иногда на 50 процентов или более, без ухудшения надежности в соблюдении сроков отгрузки продукции потребителям.

Рис. 11. Пример диспетчерского контроля
прохождения заказов в РОП в методе DBR

Алгоритм DBR — это обобщение известного метода OPT ,, который многие специалисты называют электронным воплощением японского метода «Канбан», хотя на самом деле, между логистическими схемами восполнения ячеек «Супермаркета» и методом «Барабан-Буфер-Веревка», как мы уже видели, имеется значительная разница.

Недостатком метода «Барабан-Буфер-Веревка» (DBR) является требование существования РОП, локализуемого на заданном горизонте планирования (на интервале расчета расписания для выполняемых работ), что возможно только в условиях серийных и крупносерийных производств. Однако для мелкосерийных и единичных производств локализовать РОП, в течение достаточно длительного интервала времени, вообще говоря, не удается, что значительно ограничивает применимость рассмотренной логистической схемы для этого случая.

6. ЛИМИТ НЕЗАВЕРШЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА (НЗП)

«Вытягивающая» логистическая система с лимитом незавершенного производства (НЗП) похожа на метод DBR. Отличие заключается в том, что здесь создаются не временные буферы, а задается некий фиксированный лимит материальных запасов, который распределяется на все процессы системы, а не заканчивается только на РОП. Схема приведена на рисунке 12.

Рис. 12.

Этот подход к построению «вытягивающей» системы управления» значительно проще рассмотренных выше логистических схем, внедряется легче, и ряде случаев является более эффективным. Как и в рассмотренных выше «вытягивающих» логистических системах здесь имеется единственная точка планирования, — это участок 1 на рисунке 12.

Логистическая система с лимитом НЗП имеет некоторые преимущества по сравнению с методом DBR и системой лимитированных очередей FIFO:

неполадки, колебания ритма производства и другие проблемы процессов с запасом производительности не приведут к остановке производства из-за отсутствия работы для РОП, и не будут снижать общую пропускную способность системы;
правилам планирования должен подчиняться только один процесс;
не требуется фиксировать (локализовать) положение РОП;
легко обнаружить местонахождение текущего участка РОП. К тому же, такая система дает меньше «ложных сигналов» по сравнению лимитированными очередями FIFO.

Рассмотренная система хорошо работает для ритмичных производств со стабильной номенклатурой выпускаемых изделий, отлаженными и неизменяемыми технологическими процессами, что соответствует массовым, крупносерийным и серийным производствам. В производства единичных и мелкосерийных, где постоянно запускаются в производство новые заказы с оригинальной технологией их изготовления, где сроки выпуска продукции диктуются потребителем и могут, вообще говоря, изменяться непосредственно в процессе изготовления изделий, тогда на уровне производственного менеджмента появляется множество организационных проблем. Опираясь лишь на правило FIFO в передаче полуфабрикатов от участка к участку, логистическая система с лимитом незавершенного производства в таких случаях теряет свою эффективность.

Важной особенностью рассмотренных выше «выталкивающих» логистических систем 1-4 является возможность вычисления времени выпуска (цикла обработки) изделий по известной формуле Литлла :

Время выпуска = НЗП/Ритм,

где НЗП — объем незавершенного производства, Ритм — это количество изделий, выпускаемых в единицу времени.

Однако для производств мелкосерийных и единичных понятие Ритма производства становится весьма расплывчатым, поскольку этот тип производств никак нельзя назвать ритмическими. Более того, статистика говорит о том, что в среднем вся станочная системы в таких производствах остается наполовину недогруженной, что происходит за счет постоянных перегрузок одного оборудования и одновременного простоя другого в ожидании работы, связанной с изделиями, пролеживающими в очереди на предыдущих стадиях обработки. Причем простои и перегрузки станков постоянно мигрируют от участка к участку, что не позволяет их локализовать и применить ни один из перечисленных выше логистических схем вытягивания. Еще одной особенностью мелкосерийных и единичных производств является необходимость выполнения заказов в виде целого комплекта деталей и сборочных единиц к фиксированному сроку. Это значительно усложняет задачу производственного менеджмента, т.к. детали, входящие в этот комплект (заказ), могут технологически подвергаться различным процессам обработки, и каждый из участков может представлять собой РОП для одних заказов, не вызывая проблем при обработке других заказов. Таким образом в рассматриваемых производствах возникает эффект так называемого «виртуального узкого места» (Virtual Bottle-Neck): вся станочная системы в среднем остается недогруженной, а ее пропускная способность низкой. Для таких случаев наиболее эффективной «вытягивающей» логистической системой является Метод вычисляемых приоритетов.

7. МЕТОД ВЫЧИСЛЯЕМЫХ ПРИОРИТЕТОВ

Метод вычисляемых приоритетов является своеобразным обобщением двух рассмотренных выше «выталкивающих» логистических систем: системы пополнения «Супермаркета» и системы с лимитированными очередями FIFO. Разница в том, что в данной системе уже не все пустые ячейки в «Супермаркете» пополняются в обязательном порядке, а производственные задания, оказавшись в лимитированной очереди, продвигаются от участка к участку не по правилам FIFO (т.е. не соблюдается обязательная дисциплина «в порядке поступления»), а по другим вычисляемым приоритетам. Правила вычисления этих приоритетов назначаются в единственной точке планирования производства, — в примере, приведенном на рисунке 13, это второй производственный участок, следующий непосредственно за первым «Супермаркетом». На каждом последующем производственном участке функционирует своя собственная исполнительная производственная система , (MES — Manufacturing Execution System), задача которой — обеспечить своевременную обработку поступающих на вход заданий с учетом их текущего приоритета, оптимизировать внутренний материальный поток и вовремя показать возникающие проблемы, связанные с этим процессом ,. Значительное отклонение в обработке конкретного задания на одном из участков может повлиять на вычисляемое значение его приоритета.

Рис. 13.

Процедура «вытягивания» осуществляется за счет того, что каждый последующий участок может начинать выполнять только те задания, которые имеют максимально возможный приоритет, что выражается в первоочередном заполнении на уровне «Супермаркета» не всех доступных ячеек, а лишь тех, что соответствуют приоритетным заданиям. Последующий участок 2, хотя и является единственной точкой планирования, определяющей работу всех остальных производственных звеньев, сам вынужден выполнять только эти наиболее приоритетные задания. Численные значения приоритетов заданий получаются за счет вычислений на каждым из участков значений общего для всех критерия. Вид этого критерия задается основным планирующим звеном (участком 2), а его значения каждый производственный участок самостоятельно вычисляет для своих заданий, либо вставших в очередь на обработку, либо находящихся в заполненных ячейках «Супермаркета» на предыдущей стадии.

Впервые такой метод восполнения ячеек «Супермаркета» стал применяться на японских предприятиях компании «Тойота» и получил название «Процедуры выравнивания производства» или «Хейдзунка» (Heijunka) ,. Ныне процесс заполнения «Ящика Хейдзунка» является одним из ключевых элементов «вытягивающей» системы планирования, используемой в TPS (Toyota Production System), когда приоритеты поступающих заданий назначаются или вычисляются вне выполняющих их производственных участков на фоне действующей «вытягивающей» системы восполнения «Супермаркета» (Канбан). Пример назначения одного из директивных приоритетов исполняемому заказу (аварийный, срочный, плановый, переходящий, прочее) приведен на рисунке 14.

Рис. 14. Пример назначения директивного
приоритета исполняемым заказам

Другой вариант передачи заданий от одного участка к другому в данной «вытягивающей» логистической системе служит так называемое «вычисляемое правило» приоритетов.

Рис. 15. Последовательность исполняемых заказов
в методе вычисляемых приоритетов

Очередь производственных заданий, передаваемых от участка 2 к участку 3 (рисунок 13), ограничена (лимитирована), но в отличие от случая, изображенного на рисунке 4, сами задания могут меняться местами в этой очереди, т.е. изменять последовательность своего поступления в зависимости от их текущего (вычисляемого) приоритета. Фактически это означает, исполнитель сам не может выбрать с какого задания начинать работу, но в случае изменения приоритета заданий ему, возможно, предстоит, недоделав текущее задание (превратив его в текущий НЗП), переключиться на выполнение наиболее приоритетного. Конечно, в такой ситуации при значительном числе заданий и большом числе станков на производственном участке необходимо использовать MES, т.е. проводить локальную оптимизацию материальных потоков, проходящих через участок (оптимизировать исполнение заданий, уже находящихся в обработке). В результате для оборудования каждого участка, не являющегося единственной точкой планирования, составляется локальное оперативное производственное расписание, которое подвергается коррекции каждый раз, как только изменяется приоритет исполняемых заданий. Для решения внутренних оптимизационных задач используются свои критерии, именуемые «Критерии загрузки оборудования». Задания, ожидающие обработки между участками, не связанными «Супермаркетом», упорядочиваются по «Правилам выбора из очереди» (рисунок 15), которые, в свою очередь, могут тоже изменяться в течение времени.

Если Правила вычисления приоритетов заданиям назначаются «извне» по отношению к каждому производственному участку (Процессу), то Критерии загрузки оборудования участка определяют характер прохождения внутренних материальных потоков. Эти критерии связаны с использованием на участке оптимизационных MES-процедур, предназначенных исключительно для «внутреннего» пользования. Они выбираются непосредственно диспетчером участка в режиме реального масштаба времени, рисунок 15.

Правила выбора из очереди назначаются на основании значений приоритетов исполняемых заданий, а также с учетом фактической скорости их исполнения на конкретном производственном участке (участок 3, рисунок 15).

Диспетчер участка может, учитывая текущее состояние производства, самостоятельно изменять приоритеты отдельных технологических операций и, используя MES-систему корректировать внутреннее производственное расписание. Пример диалога по изменению текущего приоритета операции приведен на рис.16.

Рис. 16.

Чтобы вычислить значение приоритета конкретного задания, выполняемого или ожидающего своей обработки на конкретном участке, проводится предварительное группирование заданий (деталей, входящих в определенный заказ) по ряду признаков:

Номер сборочного чертежа изделия (заказа);
Обозначение детали по чертежу;
Номер заказа;
Трудоемкость обработки детали на оборудовании участка;
Длительность прохождения деталей данного заказа через станочную систему участка (разница между временем начала обработки первой детали и окончанием обработки последней детали данного заказа).
Суммарная трудоемкость операций, выполняемых над деталями, входящими в данный заказ.
Время переналадки оборудования;
Признак обеспеченности обрабатываемых деталей технологической оснасткой.
Процент готовности детали (число завершенных технологических операций);
Число деталей из данного заказа, которые уже прошли обработку на данном участке;
Общее число деталей, входящих в заказ.

Ориентируясь по приведенным признакам и вычисляя ряд специфических показателей таких как напряженность (отношение показателя 6 к показателю 5), сравнивая значения 7 и 4, анализируя соотношения показателей 9, 10 и 11, локальная MES-системы производит расчет текущего приоритета для всех деталей, оказавшихся в одной группе.

Заметим, что детали из одного заказа, но находящиеся на разных участках, могут иметь и различные значения вычисляемого приоритета.

Логистическая схема Метода вычисляемых приоритетов применяется в основном в многономенклатурных производствах мелкосерийного и единичного типов. Представляя собой «вытягивающую систему» планирования и используя локальные MES для обеспечения высокой скорости прохождения заказов через отдельные производственные участки, эта логистическая схема использует децентрализованные вычислительные ресурсы для поддержания эффективности процессов в условиях изменяющихся приоритетов исполняемых заданий.

Рис. 17. Пример детального производственного расписания
для рабочего места в MES

Отличительной особенностью этого метода является то, что MES система позволяет в пределах производственного участка составлять детальные расписания выполняемых работ ,,. Несмотря на определенную сложность в реализации, метод вычисляемых приоритетов обладает значительными преимуществами:

текущие отклонения, возникающие в ходе производства, компенсируются средствами локальных MES на основании изменяющихся приоритетов выполняемых заданий, что значительно повышает пропускную способность всей системы в целом.
не требуется фиксировать (локализовать) положение РОП и лимитировать НЗП;
имеется возможность оперативно контролировать серьезные сбои (например, поломка оборудования) на каждом участке и пересчитывать оптимальную последовательность обработки деталей, входящих в различные заказы.
наличие на отдельных участках локальных производственных расписаний позволяет проводить оперативный функционально-стоимостной анализ производства .

В заключение заметим, что рассмотренные в данной статье типы «вытягивающих» логистических систем обладают общими для них характерными признаками, это:

Сохранение во всей системе в целом ограниченного объема устойчивых запасов (оборотных заделов) с регулированием их объема на каждом этапе производства независимо от действующих факторов.
План обработки заказов, составленный для одного участка (единственной точки планирования), определяет (автоматически «вытягивает») планы работ других производственных подразделений предприятия.
Продвижение заказов (производственных заданий) происходит как от последующего в технологической цепочке участка к предыдущему на израсходованные в процессе производства материальные ресурсы («Супермаркет»), так и от предыдущего участка к последующему по правилам FIFO или по вычисляемым приоритетам.

ЛИТЕРАТУРА

Jonson J., Wood D., Murphy P. Contemporary Logistics. Prentice Hall, 2001.
Гаврилов Д.А. Управление производством на базе стандарта MRP II. — СПб.: Питер, 2003. — 352 с.
Вумек Д, Джонс Д. Бережливое производство. Как избавиться от потерь и добиться процветания вашей компании. — М.: Альпина Бизнес Букс, 2008, 474 с.
Hallett D. (перевод Казарина В.) Pull Scheduling Systems Overview . Pull Scheduling, New York, 2009. pp.1-25.
Голдратт Э. Цель. Цель-2. — М.: Баланс Бизнес Букс, 2005, с. 776.
Dettmer, H.W. Breaking the Constraints to World-Class Performance. Milwaukee, WI: ASQ Quality Press, 1998.
Goldratt, E.. Critical Chain. Great Barrington, MA: The North River Press, 1997.
Фролов Е.Б., Загидуллин Р.Р. . // Генеральный директор, №4, 2008, с. 84-91.
Фролов Е.Б., Загидуллин Р.Р. . // Генеральный директор, №5, 2008, с. 88-91.
Zagidullin R., Frolov E. Control of manufacturing production by means of MES systems. // Russian Engineering Research, 2008, Vol. 28, No. 2, pp. 166-168. Allerton Press, Inc., 2008.
Фролов Е.Б., Загидуллин Р.Р. Оперативно-календарное планирование и диспетчирование в MES-системах. // Станочный парк, №11, 2008, с. 22-27.
Фролов Е.Б., . // Генеральный директор, №8, 2008, с. 76-79.
Мазурин А. ФОБОС: Эффективное управление производством на уровне цеха. // САПР и графика, №3, март 2001, с. 73-78. — Компьютер Пресс.

Евгений Борисович Фролов

Индикаторы эффективности захватили корпоративный мир. Сотрудники компаний концентрируются на достижении целевых показателей, от выполнения которых зависит повышение зарплаты и карьерный рост. Мало кто из работников задумывается, как их индивидуальные успехи влияют на результат компании в целом.

Нам кажется, что локальные улучшения непременно ведут к улучшениям глобальным. Практика доказывает, что это не так. Мы всего лишь приняли это допущение за аксиому и организовали всю работу на его основе. Создатель теории ограничений Элияху Голдратт в книге «Цель. Процесс непрерывного улучшения» раскрывает опасность такого подхода: следуя старым неверным допущениям, мы загоняем свою компанию в ловушку.

Эта статья будет полезна тем, кто устал улучшать
все подряд. Мы расскажем, как повысить эффективность вашей компании с помощью воздействия на несколько ключевых факторов.

Цели и показатели

Основная цель бизнеса - делать деньги. Это очевидно. Но чем больше разрастается компания, тем сильнее главная цель отдаляется от каждого сотрудника. Не минует эта участь и управленческий персонал - менеджеры все больше погрязают в пучине статистических данных и ключевых показателей эффективности.

Интернет-маркетолог борется за повышение конверсии сайта и снижение стоимости клика.

Начальник заводского цеха концентрируется на росте производительности и сокращении времени простоя оборудования.

Менеджер по продажам ставит во главу угла выручку и объем продаж.

На первый взгляд все логично. Но Голдратт предупреждает: гонка за максимизацией локальных показателей не ведет к повышению эффективности всей системы. Более того, местная оптимизация может стать причиной глубокого кризиса в компании.

Чтобы избежать простоя оборудования при отсутствии реальных заказов, станки загружают работой впрок. Это хорошо отражается на показателях производительности, но губит бизнес: все больше денег «замораживается» в виде незавершенного производства или излишков продукции, которые плохо продаются и требуют затрат на хранение.

Чувство цели

Красивые цифры хорошо смотрятся на бумаге, но тащат вашу компанию в пропасть.

Чтобы справиться с кризисом, Голдратт призывает сфокусироваться на самой главной цели. После того как цель определена, нужно ввести простую систему индикаторов, которые максимально точно показывают, приближаемся ли мы к поставленной цели или отдаляемся от нее.

Голдратт предлагает использовать три базовых показателя: скорость генерации дохода, связанный капитал и операционные расходы.

Скорость генерации дохода - скорость, с которой компания зарабатывает деньги посредством продаж.

Связанный капитал - деньги, вложенные компанией в материалы и оборудование, которые могут быть проданы.

Операционные расходы - деньги, которые компания тратит на превращение связанного капитала в генерацию дохода.

Главное достоинство такой системы показателей в том, что она дает предельно точный и ясный взгляд на реальную ситуацию.

Если связанный капитал увеличивается, например в случае роста незавершенного производства, значит, эффективность компании снижается.

Если операционные расходы падают, эффективность растет.

Если мы наблюдаем высокие показатели производительности труда и оборудования, но продукцию покупают плохо, радоваться нечему.

Ограничение системы

Производственный процесс построен на основе жесткой последовательности операций: изготовление деталей, обработка, сборка, контроль качества. Точно так же можно декомпозировать любой бизнес-процесс вашей компании, будь то продажи, маркетинг или бухгалтерия.

Это важно сделать по одной причине - сила цепи равна силе самого слабого из ее звеньев. Как только вы разложите рабочий процесс на последовательные элементы, можно будет найти звено, ограничивающее производительность всей компании.

Бухгалтер не успевает вовремя выставлять счета на оплату, как результат - приход денег от покупателей задерживается.

Дизайнер не успевает верстать буклеты по заявкам отдела маркетинга.

Менеджер интернет-магазина не успевает обзванивать всех клиентов в день поступления заявки.

В производстве ввели специальный термин для этого элемента - «узкое место» . Но фактически узкое место может появиться в любой бизнес-функции.

Голдратт называет узкие места компании ограничениями системы .

Ограничения могут быть связаны с политикой компании, ее правилами и процедурами, с недостатком ресурсов и материалов, с нехваткой заказов или слишком медленным реагированием на потребности клиента.

Как только главное ограничение вашей компании найдено, нужно сделать две вещи.

Во-первых, следует по возможности расширить мощность узкого места.

Если персонал отдела не справляется с работой, стоит организовать хронометраж рабочего времени. По его результатам нужно определить, как использовать рабочее время эффективнее. Например, можно заменить часть ручного труда автоматизированными процессами. Если это невозможно, придется расширить штат.

Когда вы повысили мощность ограничения до предела или убедились, что это невозможно, нужно переходить ко второму шагу. На этом этапе вы адаптируете весь рабочий процесс с учетом мощности узкого места.

Нет смысла на 100% загружать каждого сотрудника и каждую единицу оборудования, если в итоге продукты их работы застопорятся перед узким местом и не смогут попасть к конечному потребителю вовремя.

По теории ограничений ресурсы, которые узким местом не являются, должны простаивать определенную часть времени. Эти ресурсы обладают избыточной мощностью в отличие от узкого места, мощности которого недостаточны.

Барабан - буфер - веревка

Чтобы в корне изменить процесс управления бизнесом, необходимо отказаться от предпосылок, которые раньше считались незыблемыми: принцип 100%-ной занятости сотрудников или оборудования, условия поставки материалов, расписание обедов. Вместо этого Голдратт предлагает построить весь технологический процесс вокруг узкого места компании по методу «барабан - буфер - веревка».

Барабан - это ограничение, которое задает ритм всему рабочему процессу. Вместо того чтобы максимизировать производительность на каждом этапе, мы работаем под ритм «барабана», то есть адаптируем рабочий процесс под ограничение.

Контекстная реклама генерирует 100 лидов в сутки, а менеджеры по продажам могут качественно обработать только 50 заявок. Операционные расходы растут, при этом общий уровень обслуживания снижается. Решение - настраиваем контекстную рекламу так, чтобы получить предсказуемое количество лидов, которое наши менеджеры в состоянии качественно и своевременно обработать.

Буфер - резерв перед узким местом. Поскольку главное ограничение определяет эффективность всей системы, очень важно использовать его по максимуму и не допускать простоев. Буфер обеспечивает узкое звено работой, даже если какой-то из предыдущих элементов цепочки на время выходит из строя.

Если основной поток заявок идет с сайта, нужен запасной план на случай технических неполадок. Например, менеджеры могут обзвонить старых клиентов, которые давно ничего не покупали. Чтобы избежать простоя, необходимо иметь готовую базу.

Веревка - механизм, связывающий буфер и барабан. Мы подаем новые материалы в производство только тогда, когда буфер перед узким звеном спустился ниже определенного минимума. Если этим условием пренебречь, мы снова вернемся к перегрузке рабочего процесса.

Непрерывность процесса

Невозможно оптимизировать рабочий процесс раз и навсегда. На смену решенным проблемам приходят новые трудности. Голдратт подчеркивает - процесс улучшений должен быть непрерывным. Модель непрерывного внедрения улучшений состоит из пяти шагов:

1. Найдите ограничение системы. Выясните, что ограничивает эффективность всей компании. Узкое место - это то, что мешает вашему бизнесу делать больше денег.

2. Решите, как эффективно использовать ограничение. Определитесь, как использовать узкое звено по максимуму. Именно на этом участке не должно быть простоев и потери времени

3. Согласуйте остальные действия с этим решением. Адаптируйте весь рабочий процесс с учетом мощности вашего узкого звена. Убедитесь, что все остальные бизнес-функции позволяют узкому звену работать бесперебойно

4. Повысьте пропускную способность ограничения Купите дополнительное оборудование, наймите персонал, внедрите автоматизацию или измените рабочие процедуры.

5. Перейдите к первому шагу. Устранив проблему в одном узком месте, мы возвращаемся в начало алгоритма и снова находим ограничения, с помощью которых можно повысить эффективность всей системы.

Текст: Жанна Омельяненко

Иллюстрации: Константин Амелин

Иллюстрация: Shutterstock

Голос проекта «Большие планы»-Димитрий Чумак , диктор, тренер по публичным выступлениям, ораторскому мастерству и развитию голоса.Подробности с удовольствием расскажет лично. Пишите [email protected]

Послесловие:

Сергей Козлов, Генеральный директор Мегаплана

С теорией ограничений я познакомился, как, в общем-то, и должно было быть, еще когда работал на заводе. Мой тогдашний руководитель очень увлекался этой книгой. И под новый, 2008 год, когда мы отмечали с виски у него в кабинете успешную защиту бюджета, он подарил мне книгу Голдратта «Цель». Вот это был действительно хороший подарок на Новый год. По крайней мере, в моем сознании многие представления перевернулись. Несмотря на то что я теперь работаю в ИТ-компаниях, книга по-прежнему у меня на полке занимает важное место. Есть в ней, конечно, и отголоски 1980-х годов с их индустриализацией, но и сегодня для проектной работы и создания программных продуктов подходят. Просто основные производственные силы другие в ИТ, другие «горлышки бутылок» и взаимодействие цехов. От дизайнеров - к фронтэндщикам, от тестирования - в релиз.

Друзья, а что вы думаете с тщетности улучшения всего подряд?