Упрощенная система барабан-буфер-веревка. Пять фокусирующих (направляющих) шагов Метод барабан буфер веревка

Теория ограничений Э.Голдратта

Теория ограничений (Theory Of Constraints – ТОС) – это популярная философия менеджмента, разрабатываемая доктором Элиаху М. Голдраттом и его коллегами с 1975 года и призванная помочь организациям непрерывно достигать своих целей. ТОС – это системный подход, основанный на жесткой причинно-следственной логике и объединяющий в себе как логические инструменты, так и логистические решения.

ТОС гласит, что любая управляемая система обладает очень небольшим количеством ограничений и что именно они являются ключом к ее управлению. Именно ограничение, блокирующее систему, способно и «поднять» ее на новый уровень. Именно разрыв между тем, что есть, и желаемыми уровнями деятельности дает управленцам предприятий и компаний энергию и настойчивость для проведения улучшений.

Основа теории

Ключевое допущение

Исходное условие Теории ограничений состоит в том, что деятельность организации можно оценить и контролировать тремя мерами: производительность (выработка), текущие затраты и запасы.

Производительность (выработка) увеличивается согласно количеству прибыли системы, которую она получает за счет продаж.

Запасы – это все деньги, которые система вложила в покупку того, что впоследствии станет предметом продаж.

Текущие (операционные) затраты (издержки) – это деньги, которые система тратит на преобразование запасов в производительность (выработку).

ТОС, как и любая научная теория, оперирует определенными понятиями-инструментами, алгоритмами и классификациями, которые необходимо знать, чтобы пользоваться методом. Основные понятия такие: «узкие места» (ограничения), пять фокусирующих шагов, процесс непрерывного улучшения (POOGI), «буферы» запасов (buffers) и метод «барабан-буфер-веревка». Рассмотрим каждый из них.

«Узкие места», или ограничения (constraints)

«Узким местом», или ограничением, может быть все, что препятствует системе достичь своей основной цели или резко улучшить результаты ее деятельности. Существует множество способов, чтобы увидеть их, но центровой принцип Теории ограничений заключается в простой идее о том, что нужно найти не десять или сотни ограничений, а всего лишь одно или несколько самых важных для конкретной системы «узких мест». Они могут быть как внутри, так и снаружи системы.

Внутренние ограничения – например, ограничение времени, когда время реагирования системы на потребности рынка слишком велико, и это ставит под угрозу способность системы выполнить взятые на себя обязательства перед клиентами, а также расширить свой бизнес.

Внешнее ограничение – например, ограничение рынка: система может производить больше, чем рынок способен реализовать; или количества заказов меньше, чем компания может дать для поддержания требуемого роста системы.

Чтобы научиться управлять системой через ее ограничения, Голдратт рекомендует следовать пяти простым шагам.

Пять фокусирующих (направляющих) шагов.

Теория ограничений основана на предпосылке, что скорость достижения цели уменьшается, по причине как минимум одного ограничивающего фактора («узкого места»). Только за счет увеличения потока сырья/продукта/процесса работы через «узкое место» можно увеличить общую производительность (выработку).

Предположим, цель организации была сформулирована так: «делать деньги сейчас и в будущем». Далее для достижения эффективности работы компании необходимо выполнить следующие шаги:

1. Определить «узкое место» (ограничение, CONSTRAINT). Это может быть ресурс или политика, которые препятствуют организации достигнуть цели. При этом надо выделить только главные ограничения.

2. Правильно использовать (EXPLOIT) ограничивающий фактор, выбрать стратегию преодоления ограничения, чтобы получить наибольший потенциал из ограничивающего процесса. Важно установить связь участка процесса, имеющего ограничения, с участками ресурсов, не имеющих ограничений, чтобы поток взаимодействия между первым и вторым не останавливался.

3. Подчинить (SUBORDINATE) все другие элеметы системы («не-ограничения») принятому решению, согласовать всю систему или организацию для поддержки решения, принятого ранее. И проконтролировать, что работа всех «неограничивающих» элементов следует выбранному пути.

4. Расширить «узкое место» (ограничение) системы. Преодолеть ограничение путем добавления мощности (в случае ограничения мощности), получением дополнительных клиентских заказов (в случае ограничения рынка) и сокращением времени выполнения заказов и проектов (в случае ограничения времени выполнения).

5. Если в результате этих шагов ограничение было преодолено, вернитесь к шагу 1. Не позволяйте инерции стать ограничением.

Пять фокусирующих шагов призваны помочь выработать стратегию, которая позволит прилагать непрерывные усилия, концентрируя их в радиусе действия «узкого места» системы. В литературе о ТОС это называется «процесс непрерывного улучшения» (POOGI).

Эта методология позволяет ответить на четыре ключевых вопроса, которые необходимо задать себе, если система страдает от ограничений и если есть настрой на обеспечение непрерывных улучшений:

Что изменить? – определить ключевую проблему.

На что изменить? – разработать простые практичные решения.

Как обеспечить перемены? – заручиться сотрудничеством и поддержкой людей, необходимых для внедрения решения.

Что создает процесс непрерывных улучшений? – Внедрить механизм для определения областей, нуждающихся в улучшении.

Концепция «узких мест» в Теории ограничений отличается от ее эквивалента в системе математической оптимизации. В Теории ограничений понятие «узкого места» (ограничивающего фактора) используется для фокусирования на механизме менеджмента систем. В оптимизации ограничивающий фактор выражен в математических выражениях в виде установления границ решения (Х может быть не больше, чем 5).

Пожалуйста, обратите внимание: у организаций может быть множество проблем с оборудованием, людьми, политикой и т.п. Но, необходимо помнить, что поломка – это всего лишь поломка, а не «узкое место» в том понимании этого понятия, которое заложено в концепции Теории ограничений. «Узким местом» можно считать что-то, что препятствует организации в получении большей производительности компаний (обычно проблемы возникают с доходом от продаж).

Отдельного внимания в ТОС заслуживают понятие «буферы» запасов (buffers) и метод «барабан-буфер-веревка» (Drum-Buffers-Robe).

«Буферы» запасов (Buffers)

Если следовать ТОС, «буферы» запасов должны становиться результатом использования ограничений и подчинения «неограничений» (всех остальных элементов) системы. То есть «узкие места» надо не только расширять, снимать с них напряжение, но и защищать. И чтобы в них не происходил простой, Голдратт советует создавать «буферы» запасов – то есть те самые горы недоделанной работы, которые обычно принято считать проблемой. Но в данном случае, если перед «узким местом» будет запас работы на случай сбоев системы, которых нет причин не ждать, так как не бывает идеально-надежных систем, то можно избежать простоев в работе. Один из вариантов реализации залежей «буферов» запасов – это «производство на склад», другой – «производство для обеспечения наличия». Последнее создает системе решающее конкурентное преимущество за счет обеспечения наличия товара по всей цепи поставки при значительном сокращении общего объема запаса в цепи, что приводит к резкому увеличению оборачиваемости запаса.

Операции, или метод «барабан-буфер-верёвка»

Производственный и управленческий менеджмент в поисках оптимального решения скорее стремится к тому, чтобы пропустить сырье через систему, чем к тому, чтобы вкладывать сырье в систему. Первый метод, к которому здесь следует обратиться – это метод «барабан-буфер-веревка» (DBR).

«Барабан-буфер-веревка» – это методика управления производственным процессом. В ее названии лежит метафора, состоящая из трех компонентов: барабана, буфера и веревки.

«Барабан» символизирует физическое ограничение в работе предприятия: или станок, или машину, или операцию, которые препятствуют всей системе производить больше, так как сами работают медленнее всех. Если все остальные машины/станки/операции предприятия будут функционировать в ритме «барабанной дроби» работы самого слабого звена, то не будет сбоя в общем процессе (когда одни убегают вперед, а другие тянутся позади) и удастся наладить регулярность и постоянность производства.

«Веревка» символизирует связку самых быстрых рабочих сил с самой медленной, чтобы синхронизация, вызванная «барабанной дробью», не нарушалась естественным убыстрением более скоростных. Длина «веревки» обеспечивает «буфер» (запас), балансируя колебания в скорости каждой рабочей силы. Понятно, что это метафора и что нужно правильно определить на предприятии и «барабан», и «веревку», и «буфер».

Развитие и практика ТОС

Метод «фокусирующих шагов», иначе «Процесс непрерывного совершенствования», применим к таким разделам теории, как Производство, Управление проектами, Сеть поставщиков/дистрибьюторов. Другие инструменты (главным образом, касающиеся «Мыслительного процесса») касаются сфер маркетинга, продаж и финансов. Для любого из разделов-инструментов, помогающих сделать бизнес эффективным и начать получать неограниченную прибыль, существует решение.

Тысячи компаний уже используют ТОС в качестве основного подхода к управлению своим бизнесом в целом или к управлению конкретным функциональными операциями внутри организации (например, производством, логистикой, цепью поставок или проектами).

Теорию ограничений иногда называют «Менеджментом ограничений». ТОС можно сравнить с большим мозгом, обладающим богатым опытом, глубокими знаниями и следующим сильной философии развития и роста.

Продолжение

Концепция была впервые сформулирована и развита Элияху Голдраттом в книге «Цель», вышедшей в США в 1986 году. Теория была подхвачена и преобразована в систему учета в Великобритании, где стала известна под названием учета пропускной способности. Голдратт развил теорию и инструменты, помогающие менеджерам повышать прибыль компаний, ориентируясь на системный подход. Этот подход подразумевает фокус на глобальные (для всей компании) параметры управленческого учета. В отличие от господствовавшего до последнего времени фокуса на измерение локальной эффективности отдельных цехов, участков, рабочих мест. ТОС сосредотачивает внимание на ограничениях («узких местах») организации, которые тормозят темпы производства. Основная идея ТОС заключается в том, чтобы максимально повысить темпы производства и продажи, то есть пропускную способность организации.

Важная концепция, лежащая в основе теории ограничений, заключается в том, что темп производства компании зависят от темпов работы в «узком месте» / бутылочном горлышке / ограничивающем ресурсе. Для достижения наилучших результатов, ТОС делает акцент на важности управления ограничениями. Если они не могут быть устранены, ими нужно грамотно управлять, чтобы максимально снизить влияние ограничений на суммарный объем производства.

Для выявления ограничений полезным может стать описание основного бизнес-процесса. Рассматривая рисунок 1, можно предположить, что процесс сборки и тестирования представляет собой ограничение (узкое место) и что в целях максимального повышения пропускной способности системы резервные запасы должны накапливаться перед этим процессом так, чтобы работникам никогда не нужно было ждать комплектующих, поступающих из предыдущих процессов.

Рис. 1. Графическое описание основного бизнес-процесса

Метод назван Голдраттом барабан-буфер-веревка. Узкое место (барабан) задает общий темп работы. Какой смысл запускать в производство исходные материалы, если узкое место не сможет их своевременно обработать!? Нужно как бы связать веревкой узкое место и начало производственного цикла. Производительность барабана будет вытягивать запуск в производство новых партий. Товарно-материальные запасы следует (в ограниченном количестве) накапливать только перед барабаном (узким местом), где они станут буфером, который позволит продолжить работу узкого места, даже если на предыдущих процессах произойдет непредвиденный сбой.

Решения в отношении «узких мест» являются задачами линейного программирования, так как теория ограничений пытается выполнить следующее:

Максимизировать пропускную способность с учетом:

Производственной мощности (ограничений предложения);

Спроса на продукцию (ограничений спроса).

Если один станок задерживает производственный процесс в силу своей неэффективности, или несоответствующей мощности, от него мало проку при работе с другими 100%-но эффективными станками, так как производимые детали будут направляться на склад до того момента, когда станок, находящийся в «узком месте», сможет обработать их. В конечном счете, когда детали уже не помещаются на склад или складируются по всему заводу на полу, эффективные станки придется остановить на время, чтобы позволить станку в «узком месте» нагнать объем. Поэтому параметры локальной эффективности, требующие повышения эффективности отдельных станков, и не справляются с управлением производством и не способствуют максимизации прибыли. То же самое относится к эффективности производственного персонала, занятого на производственных процессах не в «узких местах». На самом деле бонусы, которые выплачиваются для поощрения более быстрой работы, в лучшем случае просто выбрасываются на ветер, а в худшем случае приводят к увеличению складских издержек. Более того, если рабочих поощрять работать слишком быстро, они, вероятно, будут производить больше брака и тратить дополнительные материалы.

Доходность в период времени можно рассчитать и для отдельных продуктов. В этом случае основным параметром будет доходность, полученная в единицу времени работы ограничения. Если при производстве того или иного продукта не потребляется дефицитное время узкого места, то и нет никаких внутренних ограничений для наращивания производства этих продуктов (только рынок ограничит объем). Если же при производстве задействовано узкое место, то продукты конкурируют за время работы этого ограничения. Для определения того, сколько единиц каждого типа продукции должно быть произведено для максимизации прибыли, используют следующий параметр.

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.

Е.Б. Фролов, Московский государственный технологический университет "СТАНКИН"

В любой организации и деятельности есть внутренняя простота, но мы склонны все усложнять. Кажется, чем сложнее, тем более значимое и продуманное. Этот эффект приводит к тому, что простое обрастает множеством дополнений, и сложная структура начинает тратить все силы на одновременное поддержание и обслуживание всей структуры, а не на достижение целей. Малозначительных элементов и факторов может добавляться сколько угодно, но действительно продуктивная работа системы зависит от нескольких ключевых в данный момент. И более эффективной систему делает управление ключевыми факторами влияния и укрепление слабых звеньев цепи.

Что такое Теория ограничений:

• философия бизнеса;
• технология управления потоком;
• технология повышения прибыльности производства;
• методика нахождения решений;
• технология управления изменениями.

Теория ограничений (Theory of Constraints, TOC) - это методология менеджмента, разработанная Элияху Моше Голдраттом в 1980-е годы, но популярная и в наши дни. Суть ее в том, чтобы обнаружить ключевое ограничение системы и управлять им. Усилия прикладываются для управления небольшим количеством аспектов системы. Цель при этом - ускорить получение прибыли. Эффект от управления ключевыми ограничениями значительно превышает результаты одновременного воздействия на множество проблемных областей системы. Теория ограничений - это бизнес-концепция, но фактически принцип TOC можно применить для любой сферы жизни и деятельности.

Где применяется TOC?

• Производство.
• Строительство.
• Управление коллективом.
• Продажи.
• Разработка новых продуктов.
• Маркетинг.
• Закупки.
• Дистрибуция.
• Ритейл.
• Разные отрасли бизнеса.
• Учреждения, оказывающие услуги.
• Самые разные рабочие задачи.

Какие возможности дает применение Теории ограничений?

• За 1-3 месяца повысить результативность бизнеса.
• Найти выгодные для всех сторон управленческие решения.
• Повысить уровень взаимодействия.
• Повысить уровень мотивации.
• Сократить производственный цикл.
• Увеличить количество заказов.
• Сократить сроки поставки.
• Управлять проектами, укладываясь в сроки и бюджет.
• Повысить пропускную способность учреждений.
• Улучшить качество услуг.
• Увеличить продажи и др.

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.

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. Структура метода "Барабан-Буфер-Веревка" (DBR).

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.