Теория ограничений систем (ТОС). Управление производством по ТОС – как «выжать» все из имеющихся производственных мощностей Теория ограничения систем примеры

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"

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.

Теория Ограничений систем (ТОС)- успешно работает и развивается уже на протяжении более тридцати лет. Тысячи компаний по всему миру приняли ее в качестве основного управленческого подхода к управлению своим бизнесом в целом, или к управлению определенным функциональным подразделением внутри организации (например, производством, логистикой, цепью поставок или проектами).

Введение

Организации созданы для достижения какой-либо цели. Они управляются менеджерами. Роль менеджмента заключается в постоянном улучшении деятельности организации и увеличении той ценности, которую она приносит. Менеджеры существовали всегда, но менеджмент как предмет обучения является относительно новым направлением. Многие университеты начали преподавать менеджмент в 1960-х годах как часть технического или экономического образования, в дальнейшем постепенно перейдя на отдельное полное образование по программам MBA.

Появление в организациях вычислительной техники оказало значительное влияние на развитие менеджмента как профессии. Информационные системы должны были основываться на управленческих процедурах, а это потребовало разработки управленческих подходов.

Производственные компании получили доступ к новым подходам, таким как MRP (Manufacturing Resource Planning) в начале 1970-х, TQM - всеобщее управление качеством (Total Quality Management), TOC (Theory of Constraints) - теория ограничений в середине 1980-х.

Теория ограничений - это системный подход, основывающийся на жесткой причинно-следственной логике и объединяющий в себе как логические инструменты, так и логистические решения. Тысячи организаций по всему миру с помощью ТОС быстро и эффективно улучшили свою деятельность. Материалы и отчеты, представленные такими компаниями, можно найти на многочисленных сайтах. Например, поиск в Google по фразе Theory of Constraints дает 3460000 ссылок. Презентации о новейших достижениях и разработках можно получить на сайте международной сертификационной организации TOCICO (TOC International Certification Organization) и на специальном сайте Goldratt Marketing Group - www.TOC.tv. TOC преподается во многих университетах, бизнес-школах и программах MBA по всему миру.

О Теории Ограничений систем- TOC

Создателем ТОС является доктор Эли Голдратт, который с 1975 года занимается развитием теории ограничений вместе с группой близких коллег и практиков. В настоящий момент ТОС охватывает многочисленные аспекты управления организациями и систематично улучшает их деятельность. Суть теории отражена в ее названии - «ограничение».

Ограничения - это факторы или элементы, определяющие предел результатов деятельности системы.

Tеория ограничений утверждает, что каждая система обладает рядом ограничений, и они являются ключом к ее управлению.

Рисунок 1: Ограничение и его влияние на деятельность системы.

Ограничение - это больше, чем то, что блокирует достижение системой лучшего уровня деятельности. Ограничение - это то, что при правильном управлении «поднимет» всю систему на новый уровень. Стремление к улучшениям основаны на твердой уверенности в том, что система способна на большее. Именно разрыв между текущим и желаемым уровнями деятельности дает менеджерам энергию и настойчивость для проведения улучшений.

Tеория ограничений предоставляет простой и практичный подход к управлению и улучшению системы - через ее ограничения. Существует несколько типов ограничений: ограничение по мощности, ограничение по времени выполнения и ограничение рынком (количеством клиентских заказов).

Ограничение мощности - ресурс, который не в состоянии предоставить в необходимое время ту мощность, который система от него требует.

Ограничение рынка - количества получаемых фирмой заказов недостаточно для поддержания требуемого роста системы.

Ограничение времени - время реагирования системы на потребности рынка слишком длительно, что ставит под угрозу способность системы выполнить взятые на себя обязательства перед клиентами, а также расширить свой бизнес.

Правила по управлению системы через ее ограничения просты и практичны. Это пять фокусирующих (направляющих) шагов:

Шаг 1. Найти ограничение(я) системы.

Шаг 2. Решить, как максимально использовать ограничение(я) системы («выжать» из него все возможное).

Шаг 3. Подчинить все остальные элементы системы (не ограничения) принятому решению.

Первые три шага известны как «наведение порядка в доме». Они позволяют менеджеру обеспечить контроль над системой и повысить ее надежность и предсказуемость. Применение уже первых трех шагов приводит к значительному улучшению деятельности, поскольку они устраняют большое количество существующих потерь в работе системы. Как правило в результате этих трех шагов система начинает производить значительно больше без каких-либо дополнительных затрат или инвестиций. Когда система приведена в стабильное состояние, она готова для сфокусированных инвестиций в те области, которые принесут максимальную отдачу, то есть, для следующего шага:

Шаг 4. Расширить ограничение системы. Это означает снять напряжение, вызываемое ограничением, 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).

Шаг 5. Если на предыдущем шаге ограничение устранено (прекратило быть ограничением), вернуться к шагу 1. Предупреждение: не позвольте инерции стать основным блокирующим фактором деятельности системы.

Переход от одного ограничения к другому угрожает стабильности организации. Шаг 3, требующий подчинения всех остальных элементов, формирует поведение всей системы, которое будет направлено на поддержку планов и решений по максимальному использованию ограничения. Именно в рамках шага 3 устанавливаются правила, процедуры и механизмы каждодневного управления. Если ограничение будет изменено, все эти правила, процедуры и механизмы окажутся затронуты и потребуют изменений. Поэтому рекомендуется выбрать стратегическое ограничение и соответствующим образом организовать работу всей системы. Это позволит поддерживать постоянный фокус внимания менеджмента и всей организации на одном и том же ограничении и обеспечить непрерывный рост компании на пути достижения ее цели.

Tеория ограничений предоставляет совокупность решений для производства, системы дистрибуции, проектного управления, для управления функциональными подразделениями внутри организации и для разработки новых локальных или стратегических решений.

Эта методология дает инструменты, позволяющие найти ответы на четыре ключевых вопроса, касающихся обеспечения непрерывных улучшений:

  • Что изменить? - Определить корневую (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.

Результаты применения Tеории ограничений - примеры внедрений

Отличительной характеристикой компаний, внедривших ТОС, является то, как они пережили экономический кризис 2008-2009 годов. В то время как их отрасли испытывали серьезное сокращение объемов продаж и прибыли, многие из компаний, использующих Теорию ограничений, не только удержали результаты деятельности на предкризисном уровне, но и смогли обеспечить значительный рост. В этой статье я хочу привести несколько примеров таких компаний.

Опыт внедрения Теории Ограничений в России

ЛПК «Континенталь Менеджмент», лесопромышленная холдинговая компания

«Континенталь Менеджмент» - это вертикально-интегрированный холдинг, одна из крупнейших лесопромышленных компаний России. Основная деятельность компании - управление активами входящих в холдинг предприятий, занимающихся комплексной обработкой древесины. Предприятия холдинга производят более 200 видов продукции, от целлюлозы, картона, упаковочной и газетной бумаги до лесохимической продукции. Оборот холдинга в 2009 году составил 6 миллиардов рублей. В холдинге, включая предприятия в регионах России, работает порядка 7000 человек.

Компания начала внедрение Теории ограничений в конце 2008 года с программы обучения для 20 специалистов компании, которую проводил Эли Шрагенхайм, один из ведущих экспертов ТОС, директор Goldratt Schools по Европе. Затем внутренние команды в сотрудничестве с компанией Inherent Simplicity провели внедрение.

Результаты внедрения Теории ограничениях на предприятиях:

  • Уровень наличия продукции на складе - увеличился до 95%
  • Время производственного цикла сокращено до 75%
  • Период, за который были достигнуты результаты, - 6 месяцев
  • Внедрение продолжается в ряде других компаний холдинга

Внедрив в короткие сроки решение Теории ограничений для цепи поставок, компания решила основную управленческую дилемму в среде «производство на склад»: сколько продукции производить?

Компании держат запасы готовой продукции потому, что их клиенты не хотят ждать, пока их заказ будет произведен. Следовательно, компания вынуждена начинать производство при отсутствии твердых заказов и полагаться на прогноз. Поскольку прогноз никогда не бывает точным, это приводит с одной стороны к нехватке ряда позиций на складе, что ведет к упущенным продажам, а с другой стороны к избытку других позиций, что приводит к устареванию и списанию продукции и низкой оборачиваемости товара.

В соответствии с решением TOC заводской склад - это та часть системы, где должно храниться большинство запасов. Он снабжает следующие по цепочке склады и клиентов требуемой продукцией путем частых поставок на основе информации о ежедневном потреблении. Заводской склад выступает в качестве основного «регулятора» для всей системы пополнения, начиная от производства. Решение обеспечивает значительно более высокий уровень наличия товара при значительно меньшем уровне запасов по сравнению с общепринятыми методами управления запасами. Объем продаж растет, поскольку повышается вероятность того, что клиент найдет на складе то, что ему нужно, и когда ему нужно. Оборачиваемость товара повышается, так как уровень запаса в системе постоянно и непрерывно приводится в соответствие с фактическим рыночным спросом.

Опыт внедрения Теории ограничений в Индии

Fleetguard Filters Pvt Ltd, поставщик автомобильной промышленности.
Доклад представлен Нираньяном Кирлоскаром (Niranjan Kirloskar).

Эта компания начала применять ТОС в 2006 году. Они быстро улучшили работу своих производственных подразделений, добились высокого уровня выполнения заказов в срок и обеспечили высокий уровень наличия готовой продукции на заводском складе, а затем, обеспечили высокий уровень наличия продукции на региональных складах, снизив при этом общий уровень запасов. Рынок ответил стабильным ростом спроса на продукцию компании. В результате компания получила существенный рост прибыли.

На международной конференции TOCICO в Токио в ноябре 2009 года компания представила доклад о результатах своей деятельности.

Рисунок 2: Результаты деятельности Fleetguard Filters - объем продаж и чистая прибыль

Необходимо учесть, что таких результатов Fleetguard Filters добилась в условиях спада производства в автомобильной промышленности. Притом, что в 2008 году в отрасли произошло снижение объемов производства на 80%, компания имела 10% прибыли без снижения объемов продаж. В 2009 спад продолжался, но компания повысила объем продаж на 18%, увеличив чистую прибыль на 50%. По их оценкам ожидается значительный рост объемов продаж, и еще больший рост прибыли.

За счет чего был достигнут подобный рост?

  • Компания максимально использовала существующие мощности и обеспечила 100% наличие готовой продукции. По сравнению с 2006 годом компания смогла «выжать» из существующих мощностей почти вдвое больше.
  • Был достигнут рекордный срок разработки и вывода на рынок новых видов продукции, составляющий всего одну треть от стандартного для отрасли срока.
  • Компания обеспечила дистрибуторам и розничным торговцам значительный рост оборачиваемости товара за счет его 100% наличия.
  • Была обеспечена высокая надежность поставок фирмам-производителям ОЕМ и экспортному рынку.

Это пример целостного решения Tеории ограничений, которое включает в себя производство, дистрибуцию (цепь поставок), разработку новой продукции, маркетинг, продажи и управление людскими ресурсами.

Достигнутые результаты:

  • Уровень наличия продукции на заводском складе - 99% при 6?8-дневном объеме запаса,
  • Уровень наличия продукции на региональном складе - 99% при 12-дневном объеме запаса,
  • Близкий к 100% уровень наличия продукции у дистрибуторов,
  • Объем незавершенного производства - 2?3 дня
  • Уровень наличия сырьевых материалов - более 98%

Внедрение проводил Киран Котекар(Kiran Kothekar), Vector Consulting Group

Опыт внедрения Теории ограничений в Японии

Juntos, компания по проектированию и строительству мостов в общественном секторе

Из-за постоянных природных катаклизмов, последствия которых необходимо устранять, министерство государственных земель, инфраструктуры, туризма и транспорта Японии ежегодно инициирует тысячи проектов. В последние годы государственное финансирование снизилось примерно до половины от того, каким оно было во время пика. Перед многими строительными компаниями встала задача сокращения затрат и времени выполнения проектов. Многие компании поняли, что им нужен лучший способ управления проектами.

В 2007 году руководство Juntos приняло решение использовать метод Теории Ограничений для управления проектами.

Достигнутые результаты:

  • Выполнение в срок (завершение проектов в изначально запланированные сроки) выросло с 30% до 86%
  • Время выполнения проектов сократилось более чем на 20%
  • Затраты на материалы и оборудование снизились более чем на 20%
  • Улучшился процесса обмена информацией с клиентами.

Проекты с применением метода «Критическая цепь» проводили Кейта Асайне(Keita Asaine) и Риома Ширацучи (Ryoma Shiratsuchi).

Опыт внедрения Теории ограничений в Великобритании

Positive Solutions - финансовое консультирование

Компания Positive Solutions предоставляет услуги по планированию финансовых операций в Великобритании. Компания предлагает свою помощь по вопросам инвестиций, займов, пенсий, страхования и другим и работает через независимых финансовых консультантов. Штаб-квартира компании находится в Ньюкастле, Великобритания. С 2002 года компания является дочерней компанией AEGON UK.

Основатель компании Дэвид Хариссон построил ее с нуля. Поскольку рост продаж оставался ниже ожидаемого, Дэвид использовал логические инструменты ТОС для анализа рынка независимых финансовых консультантов Великобритании и выявил основные проблемы:

  • Скорость привлечения независимых консультантов была недостаточной и не позволяла достичь запланированного уровня роста
  • Время цикла продаж было слишком длинным и не позволяло достичь планов по объемам продаж
  • Предложения компании не были дифференцированы от предложений конкурентов
  • Ресурсы были загружены на полную мощность, что приводило к упущенным продажам.

Для решения выявленных проблем в 2001 компания применила Теорию ограничений для управления набором новых независимых консультантов и построения более эффективного процесса продаж.

Достигнутые результаты:

  • В течение одного месяца количество привлеченных к сотрудничеству консультантов удвоилось, а в течение двух последующих месяцев - утроилось
  • Оборот в течение года вырос на 40% и достиг 25.6 миллионов фунтов стерлингов
  • Валовая прибыль выросла на 54% и достигла 6.2 миллионов фунтов стерлингов
  • Positive Solutions получила второе место в национальном рейтинге Vantis Top 100, возглавив список компаний, предоставляющих финансовые услуги.

Внедрение проводилось Одедом Коуэном (международный директор Goldratt Schools) вместе с Энди Уоттом (Andy Watt) (www.goldratt.co.uk). Этот пример описан в приложении к юбилейному изданию книги Э.М. Голдратта «Цель», посвященному 20-й годовщине первого издания книги.

Другие примеры внедрения Теории ограничений

Существует масса публикаций, в которых сами компании или независимые эксперты описывают результаты, достигнутые с помощью внедрения ТОС. На сайте Goldratt Marketing Group находится более 90 подобных ссылок. Более 400 публикаций научных исследований были изданы в виде книги «Мир теории ограничений», авторы Виктория Мабин и Стивен Балдерстоун («The World of Theory of Constraints» by Victoria J Mabin and Steven J. Balderstone).

Ниже перечислены некоторые известные компании и институты, которые публично заявили об использовании Теории ограничений:

ABB Швейцария

Boeing Авиация и космонавтика

База морской пехоты США по техническому обслуживанию техники

Elwood City Forge США

Israeli Aircraft Industry

Amdocs Израиль

Dr Reddy’s фармацевтическая компания Индия

Tata Steel Индия

Вы можете подробнее ознакомиться с их опытом, отыскав информацию в Интернет, указав в запросе рядом с фразой «Theory of Constraints» название компании.

Теория ограничений - популярная методология управления производством, разработанная в 1980-е годы Элияху Голдраттом , в основе которой лежит нахождение и управление ключевым ограничением системы, которое предопределяет успех и эффективность всей системы в целом. Основной особенностью методологии является то, что делая усилия над управлением очень малым количеством аспектов системы, достигается эффект, намного превышающий результат одновременного воздействия на все или большинство проблемных областей системы сразу.

Подход теории ограничений основан на том, чтобы выявлять это ограничение и управлять им для увеличения скорости генерации прибыли. Методологически теория ограничений включает в себя ряд логических инструментов, позволяющих найти ограничение, выявить стоящее за ним управленческое противоречие, находить решение и внедрять его с учетом интересов всех заинтересованных сторон. Нацеленность на конечный финансовый результат позволяет добиваться быстрых результатов для бизнеса (2-3 месяца), нацеленность на взаимовыгодные решения позволяет повышать уровень взаимодействия и мотивацию персонала. Теория применяется в управлении производством, в управлении проектами (разработка новой продукции, строительство), управлении закупками и дистрибуцией товара.

Среди предлагаемых теорией ограничений методов - набор правил проверки логичности утверждений о работе организации и причинно-следственных связей между ними, , метод «барабан - буфер - верёвка», а также метод критической цепи для управления проектами.

Энциклопедичный YouTube

    1 / 3

    ✪ Теория ограничений Голдратта. Дерево будущей реальности (ДБР)

    ✪ Голдратт Давайте мыслить глобально Теория ограничений

    ✪ Открытый семинар: Теория ограничений Голдратта

    Субтитры

Метод «барабан - буфер - верёвка»

Одним из методов теории ограничений, широко применяемым в сфере производства, является метод «барабан - буфер - верёвка», задающий следующие принципы:

  • «барабан» - производство должно работать по некоторому ритму;
  • «буфер» - перед ограничением должен находиться некоторый буфер запасов материалов, защищающий ограничение от простоев;
  • «верёвка» - материалы должны подаваться в производство только тогда, когда запасы перед ограничением достигли некоторого минимума, не раньше, чтобы не перегрузить производство.

Мыслительные процессы

Теория ограничений предлагает также более общий системный подход к поиску и снятию ограничений, который может быть применен не только в производстве, но и в других, самых разнообразных системах. Данный подход состоит из последовательного построения аналитических схем следующих типов:

  • Дерево текущей реальности (ДТР, аналогичное диаграмме текущего состояния, используемой многими организациями) - для выявления причинно-следственных отношений между нежелательными явлениями и корневой причины большинства данных нежелательных явлений.
  • Диаграмма разрешения конфликта (ДРК) - для устранения противоречий в системе, которые часто являются причиной нежелательной ситуации в системе. Способ устранения противоречий принято называть инъекцией .
  • Дерево будущей реальности (ДБР) - когда выбраны некоторые способы (инъекции) устранения выявленных с помощью ДТР корневых причин проблем или конфликта в диаграмме разрешения конфликта, строится дерево, показывающее будущее состояние системы. Это необходимо для выявления негативных последствий выбранных инъекций (негативных ветвей ) и выбора способов борьбы с ними.
  • Дерево перехода - для выявления возможных препятствий на пути преобразований и их устранения.
  • План преобразований - для выработки конкретных инструкций для исполнителей для внедрения планируемых изменений.

Данный подход описан в художественной форме в книге «Цель-2. Дело не в везении» . Более формальным академическим языком - в книге У. Детмера «Теория ограничений Голдратта» .

Критерии проверки логических построений

Метод мыслительных процессов Голдратта, в отличие от многих подобных методик визуализации информации (например, диаграммы Исикавы , ментальных карт), предлагает набор правил, позволяющих проверить наличие причинно-следственных связей и их достоверности. Такие правила называются критериями проверки логических построений (КПЛП, Categories of Legitimate Reservation) - это восемь положений, при помощи которых можно проверить, доказать или опровергнуть правильность выстроенных причинно-следственных связей:

  1. Ясность - все однозначно понимают утверждения, используемые в диаграмме.
  2. Наличие утверждения - утверждение содержит законченную мысль.
  3. Наличие причинно-следственных отношений - действительно ли названная причина вызывает указанное следствие?
  4. Достаточность приведенной причины - названная причина достаточна, чтобы вызвать указанное следствие, в данном контексте.
  5. Проверка наличия альтернативной причины - не может ли названная причина быть всего лишь одной из возможных?
  6. Недопустимость подмены причины следствием - перепутаны причина и следствие.
  7. Поиск проверочного следствия - если названная причина имеет место, то у неё должны быть не только указанное следствие, но и некоторые другие, побочные, следствия (которые не обязательно должны быть указаны в конкретной диаграмме).
  8. Отсутствие тавтологии - следствие предлагается в качестве обоснования существования причины.

Примечания

Литература

  • Эли Шрагенхайм. Теория ограничений в действии: Системный подход к повышению эффективности компании = Management Dilemmas. - М. : Альпина Паблишер , 2014. - 286 с. - ISBN 978-5-9614-4727-9 .
  • Элияху М. Голдратт , Джефф Кокс. Цель. Процесс непрерывного совершенствования = англ. The Goal: A Process of Ongoing Improvement . - Минск: Попурри, 2009. - 496 с. - 7000 экз. -

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:

  1. Номер сборочного чертежа изделия (заказа);
  2. Обозначение детали по чертежу;
  3. Номер заказа;
  4. Трудоемкость обработки детали на оборудовании участка;
  5. Длительность прохождения деталей данного заказа через станочную систему участка (разница между временем начала обработки первой детали и окончанием обработки последней детали данного заказа).
  6. Суммарная трудоемкость операций, выполняемых над деталями, входящими в данный заказ.
  7. Время переналадки оборудования;
  8. Признак обеспеченности обрабатываемых деталей технологической оснасткой.
  9. Процент готовности детали (число завершенных технологических операций);
  10. Число деталей из данного заказа, которые уже прошли обработку на данном участке;
  11. 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:

  1. Сохранение во всей системе в целом ограниченного объема устойчивых запасов (оборотных заделов) с регулированием их объема на каждом этапе производства независимо от действующих факторов.
  2. План обработки заказов, составленный для одного участка (единственной точки планирования), определяет (автоматически «вытягивает») планы работ других производственных подразделений предприятия.
  3. 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

  1. Jonson J., Wood D., Murphy P. Contemporary Logistics. Prentice Hall, 2001.
  2. Гаврилов Д.А. Управление производством на базе стандарта MRP II. — СПб.: Питер, 2003. — 352 с.
  3. Вумек Д, Джонс Д. Бережливое производство. Как избавиться от потерь и добиться процветания вашей компании. — М.: Альпина Бизнес Букс, 2008, 474 с.
  4. Hallett D. (перевод Казарина В.) Pull Scheduling Systems Overview . Pull Scheduling, New York, 2009. pp.1-25.
  5. Голдратт Э. Цель. Цель-2. — М.: Баланс Бизнес Букс, 2005, с. 776.
  6. Dettmer, H.W. Breaking the Constraints to World-Class Performance. Milwaukee, WI: ASQ Quality Press, 1998.
  7. Goldratt, E.. Critical Chain. Great Barrington, MA: The North River Press, 1997.
  8. Фролов Е.Б., Загидуллин Р.Р. . // Генеральный директор, №4, 2008, с. 84-91.
  9. Фролов Е.Б., Загидуллин Р.Р. . // Генеральный директор, №5, 2008, с. 88-91.
  10. 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.
  11. Фролов Е.Б., Загидуллин Р.Р. Оперативно-календарное планирование и диспетчирование в MES-системах. // Станочный парк, №11, 2008, с. 22-27.
  12. Фролов Е.Б., . // Генеральный директор, №8, 2008, с. 76-79.
  13. Мазурин А. ФОБОС: Эффективное управление производством на уровне цеха. // САПР и графика, №3, март 2001, с. 73-78. — Компьютер Пресс.
    Евгений Борисович Фролов , д.т.н., профессор, Московский государственный технологический университет "СТАНКИН", кафедра "Информационные технологии и вычислительные системы".