Бутылочное горлышко (bottleneck) - как не дойти до дна в бизнесе? Теория ограничений: как это работает на производстве и в рознице Узкие места функционирования опасных производственных моментов.

Рассмотрим такой сценарий: вы владеете автотранспортной компанией, и недавно у вас возникла проблема в процессе доставки товара вашему клиенту. Нагрузка на заводе гладко распределена, но как только ваши грузовики прибывают на склад, отлаженной системе дистрибуции приходит конец. Грузовики обычно ждут от шести до восьми часов, прежде чем работники смогут разгрузить их. Каждую минуту, пока ваши грузовики простаивают, ваша компания теряет деньги. Вы решаете провести расследование, чтобы выяснить, почему грузовики вынуждены ждать, и вы обнаружите нечто удивительное: причина, по которой они ждут, заключается в том, что никто не уведомляет склад о прибытии фуры. В результате, когда грузовик прибывает на склад, вилочный погрузчик занят в другом здании. Поэтому ваш грузовик должен ждать, пока погрузчик не освободиться.

Теперь вы начинаете задаваться вопросом - почему никто не уведомляет склад о том, что грузовики находятся в пути. Вы исследуете все более подробно и узнаете, что человек, который оповещал склад, покинул компанию несколько месяцев назад, а задача не была переведена на другого сотрудника. Таким образом, вы, сделав один телефонный звонок и делегировав полномочия, решили проблему на складе.

Это узкое место было довольно легко исправить. Но вы никогда не обнаруживали узкое место в ваших бизнес-процессах? Их сложнее решить, т.к. их труднее идентифицировать.

Что такое узкое место или бутылочное горлышко?

Узкое место в процессе возникает, когда вход работает быстрее выхода. Термин сравнивает активы (информационные, материалы, изделия, человеко-часы) с водой. Когда вода выливается из бутылки, она должна пройти через горлышко бутылки. Чем шире горлышко, тем больше воды (вход / активы) можно вылить.

Есть два основных типа узких мест:

Краткосрочные узкие места, вызванные временными проблемами. Хорошим примером является ситуация, когда ключевые члены команды заболели или пошли в отпуск. Никто не обладает достаточной квалификацией, чтобы взять на себя его проекты, а это вызывает отставание в работе, продолжающееся до тех пор, пока он не вернется.

Долгосрочные узкие места. Они действуют постоянно. Примером может быть ситуация, когда отчетность компании откладывается каждый месяц, потому что только один человек может выполнить ряд трудоемких задач - и он не может даже начать, пока ему не дадут окончательные цифры за месяц.

Выявление и исправления узких мест - крайне важный процесс на предприятии, ведь они могут вызвать много проблем с точки зрения потерянного дохода, недовольных клиентов, потерянного времени, некачественной продукции или услуг, и высокого напряжения у членов команды.

Как выявить узкие места

Выявление узких мест в производстве, как правило, довольно легкий процесс - просто посмотрите на сборочную линию и определите где скапливается больше всего деталей. В бизнес-процессах СМК все сложнее. Начните с себя. Есть ли процедура или ситуация, которая регулярно провоцирует стрессовые ситуации? Эти дефекты могут стать важными показателями.

Например, представьте, что вы несете ответственность за рассмотрение доклада, который каждую неделю готовит ваш коллега. Как только вы закончите, вы отдаете отчет другому члену команды, который должен опубликовать его в интрасети компании. Однако, в связи с рабочей нагрузкой, доклад часто лежит на вашем столе нескольких часов, поэтому, человеку, размещающему его, приходится постоянно ходить и напоминать вам про него. Это провоцирует стресс для вас, а также для вашего коллеги. В этом случае, вы являетесь узким местом.

Вот некоторые другие признаки узких мест:

Длительное время ожидания. Например, ваша работа задерживается, потому что вы ждете продукта, отчета или получения дополнительной информации. Или материалы проходят длительный процесс согласования перед внедрением в производственный процесс. Накопившаяся работа, так же является признаком «бутылочного горлышка». Таким образом, система менеджмента предприятия находится под ударом.
Эти инструменты будут полезны для выявления узких мест:

1. Блок-схемы

Используйте блок-схему, чтобы определить узкие места. Технологические схемы разбивают систему, детализируя каждый шаг процесса, в удобном для восприятия схематичном виде. После того как вы наметите процесс, гораздо проще будет увидеть проблему. Сядьте и определите каждый шаг процесса, который нуждается в нормальном функционировании.

Например, в сценарии грузоперевозок, о котором мы упоминали ранее, блок-схема может выглядеть следующим образом:

Шаг 1 — Товары производятся на заводе.
Шаг 2 — Товары загружаются в фуру.
Шаг 3 — Склад уведомляется о времени прибытия грузовика.
Шаг 4 — Складское расписание вилочного погрузчика редактируется в соответствии со временем прибытия.
Шаг 5 — Грузовик прибывает на склад и незамедлительно начинается разгрузка.

В этом случае задержка произошла потому шаги 3 и 4 не проводились, и это привело к долгому ожиданию между шагами 2 и 5. Создание блок-схемы для исследования проблемы помог бы вам быстро увидеть, где происходит «излом» процесса.

Техника «5 почему»

Техника «5 почему» также поможет вам определить и разблокировать узкое место. Для начала, определите проблему, которую вы хотите решить. Затем, спросите себя, почему эта проблема возникает. Продолжайте спрашивать себя «Почему?» на каждом шаге, пока не дойдете до первопричины.

Давайте снова рассмотрим наш пример с грузоперевозками. Вернитесь к началу, и представьте, что вы понятия не имеете, почему грузовики задерживаются.

Проблема: Грузовики вынуждены ждать часами на складе.

Почему? Поскольку погрузчик не готов разгрузить транспорт, когда тот прибывает. Почему погрузчик не готов? Потому что есть только один погрузчик, и он используется для других вещей. Плюс к этому, склад не знает когда прибудет грузовик. Почему склад не знает о времени прибытия фур? Потому что никто не позвонил, чтобы сказать им. Почему же никто не звонит на склад? Поскольку сотрудник, занимающийся этим, уволился несколько месяцев назад, но никто не взял на себя эту обязанности.

И есть решение. Вы уже определили причину - отсутствие ответственного за оповещение склада. Легко исправить данную ситуацию, делегировав задачу кому-то еще. Определяя причины, вы можете ясно увидеть то, что вам нужно изменить, чтобы устранить проблему.

Как преодолеть препятствия

У вас есть два основных варианта разгрузки узкого горлышка:

Повысить эффективность.
Уменьшить вход в узкое горлышко.

В нашем примере о грузоперевозках, очевидным решением было повышение эффективность, путем уведомления склада о приезде грузовика. Сможете ли вы повысить эффективность в других ситуациях, во многом будет зависеть от характера соответствующего процесса.

Другой вариант - уменьшать вход, конечно, это может прозвучать глупо. Но если одна часть процесса имеет потенциал производить больше продукции, чем вам, в конечном счете, нужно, возможно стоит избавиться от этого процесса.

Например, камеры контроля скорости могут «поймать» большое количество водителей, которые превышают ограничение скорости. Тем не менее, любое нарушение скорости должен быть обработано, а это влечет за собой расход человеческих ресурсов. Камеры могут поймать гораздо больше водителей, чем отделы обработки может справиться. Так, многие камеры запрограммированы для идентификации только тех водителей, которые превышают скорость только на определенное число, или для работы только в определенное время суток или в определенные дни недели. В результате, количество входов в систему снижается до уровня, который может быть обработан.

Выводы

Узкие места могут вызывать серьезные проблемы для любой компании, и выявления причин их возникновения является критическим. Ищите типичных признаков узких мест, например, накопившаяся работа, ожидание (людей, материалов или документов), и высокого напряжения, относящиеся к задаче или к процессу. Чтобы убедиться, что вы определили причину, а не только один из эффектов, используйте блок-схема или технику «5 почему».

Чтобы исследовать балансировку процесса и решение проблемы узких мест более подробно, прочитайте книгу «Цель» Элияху M Голдратта и Джеффа Кокса.

Эффективная мощность - максимальный объем выпуска с учетом конкретных видов продукции, особенностей эксплуатации оборудования и типа организации производства, рабочих графиков, факторов качества.

Реальная мощность - максимальный объем выпуска с учетом состояния оборудования, поломок и ремонтов, процента брака, процента выполнения норм выработки, потерь рабочего времени.

Варианты оценки мощностей применяются для различных задач в разных ситуациях (см. таблицу 1).

Таблица 1.

Технологическая форма специализации основных цехов - сосредоточение в цехе определенной части технологического процесса, состоящей из нескольких однотипных операций при широкой номенклатуре обрабатываемых деталей.. Для технологической формы специализации характерно изготовление всей номенклатуры заготовок или деталей .

Предметная форма специализации - изготовление в цехе закрепленных за ним деталей, узлов, изделий узкой номенклатуры.

Предметно-технологическая (смешанная) форма специализации - примером является организация заготовительных цехов по технологической форме, а обрабатывающих и сборочных - по предметно-замкнутому циклу.

Ограничения - внутренние и внешние.

Внутренние:

• ограничения по оборудованию - по полезному фонду времени работы оборудования.
• ограничения по персоналу - по численности и профессиональному составу основных и вспомогательных рабочих.

• ограничения по рынку.

1.3.Информационная база

Для оценки производственных возможностей необходима информация (см. таблицу 2):

Таблица 2.

2. Методика расчета

2.1. Этапы

Схема оценки производственных возможностей

2.2. Этап 1 - сбор информации

Нормо-часы станочного времени, получаемые от ОГТ, должны учитывать: состояние оборудование, коэффициент выполнения норм выработки.

Если нормы не являются актуальными, давно не обновлялись, целесообразно, во-первых, рекомендовать их обновить, во-вторых, до обновления при расчете пользоваться поправочным коэффициентом, согласованным с ОГТ. Коэффициент, как правило, является понижающим.

2.3. Этап 2 - оценка ограничений по оборудованию и персоналу

По оборудованию

Оценка ограничений по полезному фонду времени работы оборудования рассчитывается как:

21день*12месяцев*16час*0.8*кол-во единиц оборудования,

где 21 день - среднее число рабочих дней в месяце,
16 час - режим работы в 2 смены, приемлемость режима 24 часа оговаривается с ОГТ и ПДО; возможны варианты - 2 смены по 12 часов.
0.8 - поправка на время начала-окончания работ, на время в ремонте. Оценка является экспертной, согласуется с ОГТ.

Затем полезный фонд времени оценивается с учетом количества оборудования.

Итоговая таблица должна содержать информацию (см. таблицу 3):

таблица 3.

По персоналу

а) по численности и фонду времени

Оценка ограничений по численности и профессиональному составу основных рабочих рассчитывается как фактическая численность основных рабочих в разбивке по профессиям. При этом состав профессий должен соответствовать типам оборудования.

1. Фактическая численность рабочих трансформируется в полезный фонд рабочего времени как: численность*8часов*21день*12месяцев (в нормо-часах).
2. Сумма нормо-часов корректируются на поправочный коэффициент с учетом баланса рабочего времени (планового или фактического).

Расчет поправочного коэффициента:

[полезный фонд рабочего времени (час)] + [предпраздничные сокращенные дни (час)] + [внутрисменные простои (час)] = [бюджет рабочего времени (час)] ;

[бюджет рабочего времени (час)] / [продолжительность смены (8 час)] = [явочный фонд рабочего времени (дни)];

[явочный фонд рабочего времени (дни)] + [неявки на работу (дни)] = [номинальный фонд рабочего времени (дни)];

[номинальный фонд рабочего времени (дни)] / [полезный фонд рабочего времени (дни)] = поправочный коэффициент.

Пример 1.
Плановый полезный фонд времени 1 рабочего составляет 3024 часа (12часов*21день*12месяцев, где продолжительность смены 12 часов) .

Соотношение номинального и полезного фонда времени составляет 1,19 (для примера). Плановый фонд времени с учетом потерь составляет 3586 часов (3024*1,19) .
Необходимая численность с учетом потерь времени 1,19 рабочего при работе по 12 часов (3586часов/12месяцев/21день/12часов) или 1 рабочий при работе по 14 часов (3586часов/12месяцев/21день/14часов) .

б) по фонду времени с учетом профессионального состава

Для оценки ограничений по фонду времени и профессиональному составу основных рабочих на конкретную производственную программу определяется плановая потребность в основных рабочих по схеме (см. таблицу 4):

Таблица 4.

Итоги подводятся в расчете на изделие - по группам профессий рассчитывается сумма нормо-часов и плановая численность (в примере итог должен быть рассчитан по строке).

Назначение данного расчета заключается в определении плановой потребности в профессиях на единицу изделия, расчет необходим для сравнительного анализа вариантов производственных программ и выявления узких мест по профессиональному составу основных рабочих.

в) оценка структурного дефицита

Оценка структурного дефицита (избытка) фактической численности персонала и наличного оборудования производится с помощью сопоставления реального фонда времени персонала (с учетом потерь рабочего времени) и полезного фонда времени работы оборудования. Пример 2.
С учетом численности оборудования и персонала оценка структурного дефицита (избытка) может быть представлена в форме:

-27=-81167/12/21/12 (условия 12-часовой смены)
24=81167/3387 , где 3387 часов - полезный фонд времени работы 1 станка.

Итог первого этапа расчета - реальная мощность

Из двух оценок фондов времени - времени оборудования и времени рабочих, выбираются минимальные по каждой группе оборудования или группе профессий. Это является итоговым ограничением по фонду времени, максимальные разрывы являются узкими местами (см. таблицу 5).

Таблица 5.

2.4. Этап 3 - оценка альтернативных производственных программ с учетом узких мест

Третий этап включает оценку возможностей производства, выраженную в конкретных изделиях. Для этого необходима информация о нормах времени работы оборудования для изготовления конкретных единиц продукции.

Допущения

1. Основным допущением является выход за границы предметно-замкнутого производства, то есть поправочный коэффициент (см. п.2.3., в примере - 0,8) должен предусматривать затраты времени на переналадку оборудования.
2. Оценка возможностей первоначально производится без учета ограничений по рынку.
3. Принято условно, что доля станочного времени, направляемая на производство запасных частей для оборудования, составляет 20%.

Постановка задачи представляется в формализованном виде:

Где:
X i - количество изделия i.
a i,j - норма станочного времени на изготовление изделия i на оборудовании j
b j - общий фонд времени работы оборудования j

Дополнительным условием, которое необходимо учитывать в данном примере, является целочисленность решения, т.е. кратное единице количество продукции.

3) Допущение относительно запасных частей достаточно условно, необходим сбор информации о трудоемкости изготовления запчастей (в нормо-часах станочного времени и в трудоемкости персонала). Кроме того, необходимо формирование базы данных об объемах производства и продаж запчастей, что позволит произвести их группировку. Основаниями группировки могут быть: наиболее "продаваемые" запчасти, сходные по трудоемкости, по маршрутам изготовления и т.д. Формирование базы данных по запчастям обеспечит более точное планирование.

Итог расчета

1) Наиболее простым вариантом расчета, без применения методов линейного программирования, является оценка альтернативных вариантов загрузки оборудования, то есть расчет альтернативных производственных возможностей. Расчет осуществляется путем деления всего полезного фонда времени работы оборудования на нормы станочного времени по конкретному виду продукции.

Пример. Расчет по станку СБШ

Номенклатура выпускаемой продукции	Цех	Ток вц 200	Ток вц 300	Ток вц 500	Ток с ЧПУ	Ток карус	Ток револв	Раст диам шп до 125 мм	Раст диам шп св 125 мм
СБШ	10	180	61,7	58,6	38,2			16,9
СБШ	7	6,6	0,7
СБШ	5
СБШ	2	126,60	196,00	139,20	160,00	183,00		83,30	144,70
СБШ	5
СБШ	3	111,6	63,7	13	26	46	30,4		81,7
Общий фонд времени по СБШ		424,8	322,1	210,8	224,2	229	30,4	100,2	226,4
З/части цех 10	10	78	38	41	23	0	0	10	0
З/части цех 7	7	2	0	0	0	0	0	0	0
З/части цех 5	5	0	0	0	0	0	0	0	0
З/части цех 3	3	67	38	8	16	28	18	0	49
Запчасти цех 2	2	38	59	42	48	55	0	25	43
Кол-во установленного оборудования ВСЕГО (ед)		33	22	17	33	8	2	9	9
Всего фонд времени		111771	74514	57579	108418	27096	6774	30483	30483
Итого количество станков		183	163	191	349	87	139	226	96

Результатом расчета является альтернативное количество производимой продукции по товарным группам (см. график).

2) Оценка ограничений по фонду времени с применением методов линейного программирования (без оценки ограничений по рынку) позволяет выявить ассортиментные возможности производства, то есть потенциально возможный одновременный объем производства каких-либо товарных групп при минимизации времени простоя оборудования (см. таблицу 6).

Расчет является оптимальным лишь с точки зрения минимизации простоев, для принятия решений относительно ассортимента необходимо учитывать ограничения по рынку.

Время загрузки оборудования Таблица 6.

2.5. Этап 4 - оценка альтернативных производственных программ с учетом узких мест и ограничений по рынку

Оценка ограничений по рынку определяется по каждой группе продукции совместно с отделом маркетинга.

Целевая функция при этом - максимизация маржинальной прибыли.

Наряду с верхними ограничениями по рынку целесообразен учет нижних ограничений по рынку, что является характеристикой обязательного присутствия, минимального ассортиментного набора и т.д.

Итог расчета

Итогом расчета ограничений является составление матрицы, в которой по оборудованию рассчитаны верхние ограничения по фонду времени, по продукции - верхние и нижние ограничения по рынку (см.табл.7). Элементами матрицы являются нормы станочного времени на единицу продукции. Переменной (оптимизируемой) величиной является количество продукции.

Таблица 7

Маржинальная прибыль - 258 234 (тыс.руб.)

Расчет оптимального выпуска позволяет определить величину загрузки оборудования на программу и, соответственно, выявить "лишнее" оборудование (см.табл.8).

Таблица 8

Расшивка узких мест

Оценка производственных возможностей в условиях проектной мощности заключается в расшивке узких мест, которые присутствовали в реальной и эффективной мощности.

Расшивка узких мест производится путем определения минимальных отклонений между ограничениями по фонду времени и расчетным (оптимальным) временем загрузки, например:

Минимальное отклонение - отсутствие резерва рабочего времени, т.е. дефицит определенного оборудования. Затем поочередно "добавляется" оборудование, рассчитывается новый оптимальный вариант. Данные расчетов являются базой для построения графика и анализа соотношений "затраты - эффективность". Расшивка узких место также может быть произведена с помощью задачи линейной оптимизации. В этом случае оптимизируемой величиной является прирост выручки (прибыли), ограничениями - лимит (бюджет) капитальных вложений. Решением явится план закупки оборудования.

3. Типовые задачи, в которых применяется оценка производственных возможностей

3.1. Составная часть оценки бизнеса

Оценка производственных возможностей предприятия может применяться при оценке бизнеса. Рыночная стоимость компании определяется ее имущественным положением, результатами хозяйственно-финансовой деятельности в предшествующем периоде, величиной доходов, которые планируется получить в будущем, факторами внешней среды (положительными или отрицательными). Определение величины доходов, которые планируется получить в будущем, должно быть основано на формальных процедурах, при этом возможно использование методики оценки производственных возможностей.

Существует несколько подходов к оценке бизнеса , поэтому необходимо четко оговаривать, о какой трактовке идет речь. Приведем основные распространенные понятия из теории оценки бизнеса.

Наиболее часто применяемыми видами (стандартами) стоимости, отражающими источники образования дохода, являются:

Обоснованная рыночная стоимость.

Этот вид стоимости отражает оба подхода (стоимость действующего предприятия и стоимость предприятия по активам) и соответствует максимуму из стоимостей, полученных двумя подходами.

Инвестиционная стоимость.

Это обоснованная стоимость предприятия для конкретного или предполагаемого владельца. Учитывает прирост прибыли от использования ноу-хау, планов реорганизации и др. предполагаемого владельца.

Ликвидационная стоимость.

Это обоснованная стоимость продажи активов предприятия за вычетом общей суммы обязательств и затрат на продажу.

Помимо стандартов стоимости применяются стандарты оценки: рыночный, доходный, на основе активов. Можно сформировать матрицу стандартов "стоимость-оценка", в которой будет позиционироваться методика оценки производственных возможностей.

Методика больше всего соответствует сочетанию "обоснованная рыночная стоимость - доходный подход", то есть применяется в ситуациях оценки действующего предприятия путем расчета ожидаемых доходов. Для стандарта инвестиционной стоимости методика может применяться, но с ограничениями. Стандарт инвестиционной стоимости предполагает, что потенциальный инвестор имеет свои планы, касающиеся данного бизнеса. Если эти планы подразумевают выбор ассортимента, объемов выпуска, уровня загрузки, может применяться данная методика. Если же это планы реорганизации, перепрофилирования бизнеса, также не исключено применение методики, так как и в этих условиях актуальна оценка максимальной загрузки, или максимальной маржинальной прибыли и одновременно - оценка загрузки оборудования.

Используемый метод предполагает прогнозирование будущих доходов бизнеса. В этом случае принимается прогнозный и постпрогнозный период (в нем темпы развития предприятия рассматриваются как более или менее стабильные). Методика применяется на этапе прогнозного периода.

Укрупненная схема оценки стоимости бизнеса

Для планирования будущих доходов часто используются сценарные расчеты, в каждом варианте необходимо рассчитывать показатели выручки, затрат, прибыли, потока денежных средств.

Сценарии

1. сохранение динамики объемов производства, структуры ассортимента, величины расходов на ремонт оборудования;
2. максимальная загрузка производства с учетом ограничений по рынку с вариантами:

2.1. максимальный выпуск сочетается с ростом расходов на ремонт оборудования
2.2. стабильный уровень расходов на ремонт, постепенное выбытие оборудования, сокращение выпуска
2.3. инвестиции в замену оборудования, стабильный или растущий выпуск.

Расчет этих вариантов позволит спрогнозировать будущие денежные доходы, что является основой для оценки бизнеса. Кроме того, сама оценка бизнеса в условиях многовариантных расчетах будет разной - в краткосрочной и долгосрочной перспективе, дифференцируется спекулятивная и стратегическая оценка.

Задачам оценки бизнеса с точки зрения доходного подхода близки задачи стратегического планирования. Аналогично методика оценки производственных возможностей может применяться и в стратегическом планировании.

3.2. Стратегическое бизнес-планирование, перспективное планирование

В условиях планирования на срок не менее 2-3 лет годовые плановые показатели соответствуют принятым стратегическим целям. При этом могут стоять разные задачи - максимизации прибыли, выручки, рентабельности, загрузки оборудования.

Оценка производственных возможностей применяется как вариантный просчет при разных ограничениях и разных целевых функциях.

Целевые функции и ограничения выбираются в зависимости от различных сценариев развития. Перечень возможных сценариев и алгоритм выбора целевой функции приведен на схеме (см. схему).

Методика апробирована на машиностроительном предприятии.

В процессе определения производственных возможностей на предприятии по рекомендации консультантов выполнены работы:

1. Произведена ревизия норм станочного времени, не менявшихся в течении 10 лет. Нормы пересмотрены и вновь утверждены. Пересмотр норм произведен с учетом состояния оборудования.
2. Разработаны нормы трудоемкости в профессиональной и поцеховой разбивке в расчете на конкретные изделия. Подобные нормы ранее отсутствовали, предприятие признало целесообразность создания и поддержания в актуальном состоянии такой базы.

Сноски

1 См. определения: Р.Стивенсон "Управление производством"- М.: - Бином.-1999. - с. 226.

2 См. определения: Н.И.Новицкий "Организация производства на предприятиях"- М.: -Финансы и статистика.-2001. - с. 89.

3 См. определения Савицкая Г.В. Анализ хозяйственной деятельности предприятия. Минск.-ООО "Новое знание".2001. - с..384.

4 Для расчета можно использовать программу "What"sBest!" (модель "Prodmix", адрес http://www.lindo.com/licwbf.html).

5 Более подробно см., например, 1) "Экономические аспекты оценки стоимости и эксплуатации недвижимости и действующего бизнеса на основе доходного подхода" Ю.Козырь.- ., 2) "Введение в оценку стоимости бизнеса" В.Павловец.- , 3) "О методологии оценки ОАО "Мосэнерго" и полученных результатах" - Независимый экспертно-оценочный центр. -

Узкие места

Узкие места - это недостаток производственных мощностей в цепи технологического процесса, определяемый каким-либо компонентом: оборудованием, персоналом, материалами или транспортировкой; ликвидируется в ходе организационно-технических мероприятий - «расшивка» узких мест.

Узкие места могут возникать на предприятиях по различным причинам. В условиях сложной кооперации разнообразных машин, работающих на современных предприятиях, характер внутрипроизводственных связей, пропорциональность отдельных цехов и участков производства не могут быть раз навсегда данными и неизменными. Усовершенствование техники и технологии производства, улучшение организации труда, изменение характера производства на одном участке неизбежно вызывают необходимость соответствующих изменений на других участках, которые с ним связаны.

Таблица 46. Узкие места

Заключение

В курсовой работе проведены мероприятия по организации производственной деятельности механосборочного цеха. В процессе разработки был рассчитан объем продукции, определено необходимое количество оборудования, численность персонала, площадь цеха, фонд заработной платы основных рабочих, вспомогательных, руководителей, служащих, специалистов. Решение вопросов организации производства и управления им в цехе базировалось на изучении конструкций изделий, технологических процессов их изготовления, организации труда работников предприятия.

Теория ограничений систем была сформулирована в 80-е годы ХХ в. и касалась управления производственными предприятиями. Кратко ее суть сводится к тому, что в каждой производственной системе действуют ограничения, сдерживающие эффективность. Если устранить ключевое ограничение, система заработает значительно эффективнее, чем если пытаться воздействовать на всю систему сразу. Поэтому процесс совершенствования производства нужно начинать с устранения узких мест.

Сейчас термин bottleneck может использоваться для в любой отрасли — в сфере услуг, разработке программного обеспечения, логистике, повседневной жизни.

Что такое bottleneck

Определение bottleneck звучит как место в производственной системе, в котором возникает перегрузка, потому что поток материалов поступает слишком быстро, но не может быть так же быстро переработан. Часто это станция с меньшей мощностью, чем предыдущий узел. Термин произошел из аналогии с узким горлышком бутылки, которое замедляет путь жидкости наружу.

Bottleneck — узкое место в производственном процессе

На производстве эффект бутылочного горлышка вызывает простои и производственные издержки, снижает общую эффективность и увеличивает сроки отгрузки продукции заказчикам.

Существует два типа узких мест:

1. Краткосрочные узкие места — вызваны временными проблемами. Хороший пример — больничный или отпуск ключевых сотрудников. Никто в команде не может полноценно заменить их, и работа останавливается. На производстве это может быть поломка одного из группы станков, когда его нагрузка распределяется между рабочим оборудованием.
2. Долгосрочные узкие места — действуют постоянно. Например, постоянная задержка месячных отчетов в компании из-за того, что один человек должен обработать огромное количество информации, которая поступит к нему лавиной в самом конце месяца.

Как определить bottleneck в производственном процессе

Существует несколько способов поиска bottleneck на производстве разного уровня сложности, с применением специальных инструментов и без. Начнем с более простых способов, основанных на наблюдении.

Очереди и заторы

Процесс на производственной линии, который собирает перед собой самую большую очередь из единиц незавершенного производства, обычно является бутылочным горлышком. Такой способ поиска bottleneck подходит для штучного конвейерного производства, например, на линии разлива. Хорошо видно, в каком месте линии скапливаются бутылки, и какой механизм имеет недостаточную мощность, часто ломается или обслуживается неопытным оператором. Если на линии несколько мест скопления, то ситуация сложнее, и нужно использовать дополнительные методы, чтобы найти самое критичное узкое место.

Пропускная способность

Пропускная способность всей производственной линии прямо зависит от выхода оборудования bottleneck. Это характеристика поможет найти главное бутылочное горлышко процесса производства. Увеличение выпуска единицы оборудования, которая не является узким местом, существенно не повлияет на общий выпуск линии. Проверив поочередно все оборудование, можно выявить bottleneck — то есть тот шаг, увеличение мощности которого больше всего повлияет на выход всего процесса.

Полная мощность

Большинство производственных линий отслеживают процент загрузки каждой единицы оборудования. Станки и станции имеют фиксированную мощность и в процессе производства используются на определенный процент от максимальной мощности. Станция, которая задействует максимум мощности — bottleneck. Такое оборудование сдерживает процент использования мощности другого оборудования. Если вы увеличите мощность bottleneck, то мощность всей линии вырастет.

Ожидание

Процесс производства также учитывает время простоев и ожидания. Когда на линии есть бутылочное горлышко, то оборудование, идущее сразу ним, долго простаивает. Bottleneck задерживает производство и следующий станок не получает достаточно материала, чтобы работать непрерывно. Когда вы обнаружите станок с длинным временем ожидания, то ищите на предыдущем шаге бутылочное горлышко.

Кроме наблюдения за производством, для выявления узких мест используются такие инструменты:

Value Stream Mapping — карта создания потоков ценности

Как только вы выясните причину или причины узких мест, нужно определить действия для расширения бутылочного горлышка и наращивания производства. Возможно, вам понадобится переместить сотрудников в проблемную зону или нанять дополнительный персонал и закупить оборудование.

Бутылочное горлышко может возникнуть там, где операторы перенастраивают оборудование для производства другого продукта. В таком случае нужно подумать, как сократить простои. Например, изменить график производства, чтобы уменьшить количество переналадок или уменьшить их влияние.

Как уменьшить влияние узких мест

Bottleneck менеджмент предлагает производственным компаниям использовать три подхода, чтобы уменьшить влияние узких мест.

Первый подход

Увеличение мощности существующих узких мест.

Существует несколько способов увеличить мощность узких мест:

1. Добавьте ресурсы в ограничивающий процесс. Необязательно нанимать новых сотрудников. Кросс-функциональное обучение персонала может уменьшить влияние узких мест с незначительными затратами. В таком случае рабочие будут обслуживать сразу несколько станций и облегчать прохождение узких мест.
2. Обеспечьте бесперебойную подачу деталей на узкое место. Всегда следите за незавершенным производством перед узким местом, управляйте подачей ресурсов на станцию bottleneck, учитывайте овертаймы, в течение которых оборудование также всегда должно иметь детали для обработки.
3. Убедитесь, что узкое место работает только с качественными деталями. Не тратьте мощность и время работы узкого места на обработку брака. Размещайте точки контроля качества перед станциями bottleneck. Это повысит пропускную способность процесса.
4. Проверьте график производства. Если в процессе выпускается несколько разных продуктов, которые требуют разного времени работы bottleneck, скорректируйте график производства так, чтобы общий спрос на bottleneck уменьшился
5. Увеличьте время работы ограничивающего оборудования. Пусть bottleneck работает дольше, чем другое оборудование. Назначьте оператора, который будет обслуживать процесс во время обеденных перерывов, плановых простоев и, если нужно, сверхурочно. Хотя этот метод не уменьшит время цикла, он будет поддерживать работу bottleneck пока остальное оборудование будет простаивать.
6. Сократите простои. Избегайте плановых и внеплановых простоев. Если оборудование bottleneck выйдет из строя во время рабочего процесса, немедленно отправьте ремонтную бригаду, чтобы починить и запустить его. Также постарайтесь сократить время переналадки оборудования с одного продукта на другой.
7. Усовершенствуйте процесс именно в узком месте. Используйте VSM, чтобы устранить действия, не добавляющие ценности, и сократить время на добавление ценности, избавившись от потерь. В итоге вы получите более короткое время цикла.
8. Перераспределите нагрузку на bottleneck. Если возможно, разделите операцию на части и назначьте их на другие ресурсы. В итоге вы получите более короткий цикл и возросшую мощность.

Второй подход

Продажа излишков производства, которые выпускает оборудование, не относящееся к бутылочному горлышку.

Например, у вас на линии 20 инъекционных прессов, а вы используете только 12 из них, потому что оборудование bottleneck не может переработать выпуск всех 20 прессов. В этом случае вы можете найти другие компании, которые заинтересованы в субподряде на операции литья под давлением. Вы будете в прибыли, потому что получите от субподрядчиков больше, чем ваши переменные расходы.

Третий подход

Сокращение неиспользуемой мощности.

Третий вариант оптимизации производства — распродать оборудование с экстра мощностью и сократить или переместить персонал, который его обслуживает. В этом случае мощность всего оборудования будет уравнена.

Примеры bottleneck вне производства

Транспорт

Классический пример — пробки на дорогах, которые могут постоянно образовываться в определенных местах, или появляться временно во время ДТП или проведения дорожных работ. Другие примеры — шлюз на реке, погрузчик, железнодорожная платформа.

Компьютерные сети

Медленный WiFi-роутер, подключенный к эффективной сети с высокой пропускной способностью, является узким местом.

Коммуникация

Разработчик, который шесть часов в день проводит на совещаниях, и только два часа пишет код.

Программное обеспечение

В приложения тоже есть узкие места — это элементы кода, на которых программа «тормозит», заставляя пользователя ждать.

"Железо" компьютера

Узкие места в компьютере — это ограничения аппаратных средств, при которых мощность всей системы ограничивается одним компонентом. Часто процессор рассматривается как ограничивающий компонент для видеокарты.

Бюрократия

В повседневной жизни мы часто сталкиваемся с узкими местами. Например, когда внезапно заканчиваются бланки для паспортов или водительских прав и вся система останавливается. Или когда нужно пройти медосмотр, а кабинет флюорографии работает всего три часа в день.

Вердикт

Узкие места в производстве, менеджменте и жизни — это точки потенциальных улучшений.

Расширение bottleneck даст ощутимый прирост производительности и эффективности.

А не обращать внимания на ограничивающие элементы системы — значит недополучать прибыль и работать хуже своих возможностей.

В статье рассматривается метод анализа и устранения узких мест технологических, логистических и организационных бизнес-процессов. Для исследования технологических, логистических и организационных бизнес-процессов применяется подход мультиагентных процессов преобразования ресурсов. Для моделирования процессов преобразования ресурсов требуется все больше вычислительных ресурсов. В связи с этим является актуальным выявление и использование новых принципов построения и анализа мультиагентных моделей процессов преобразования ресурсов. Метод анализа и устранения узких мест мультиагентного процесса преобразования ресурсов основан на интеграции модели процесса преобразования ресурсов, операционного анализа вероятностных сетей, мультиагентного подхода и экспертных систем. Метод анализа и устранения узких мест мультиагентного процесса преобразования ресурсов программно реализован в автоматизированной системе выпуска металлургической продукции.

автоматизированная информационная система

технологические операции

процесс преобразования ресурсов

узкое место

мультиагентное моделирование

1. Аксенов К.А., Аксенова О.П., Ван Кай. Планирование портфеля проектов в строительстве на основе мультиагентного имитационного моделирования // Научно-технические ведомости СПбГПУ № 6 (162) 2012. Информатика. Телекоммуникации. Управление. г. С.-Петербург С. 171–174.

2. Аксенов К.А., Антонова А.С., Спицина И.А., Сысолетин Е.Г., Аксенова О.П. Разработка автоматизированной системы анализа, моделирования и принятия решений для металлургического предприятия на основе мультиагентного подхода // Автоматизация в промышленности. – М., 2014. – № 7. – С. 49–53.

3. Аксенов К.А., Ван Кай, Аксенова О.П. Решение задачи планирования портфеля проектов и анализа узких мест бизнес-процесса на основе мультиагентного моделирования и метода критического пути // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 2; URL: www..04.2014).

4. Аксенов К.А. Модель мультиагентного процесса преобразования ресурсов и системный анализ организационно-технических систем. // Вестник компьютерных и информационных технологий. - 2009. - № 6. - С. 38–45.

5. Бородин А.М., Мирвода С.Г., Поршнев С.В. Анализ современных средств прототипирования языков программирования // Программная инженерия. – 2014. – № 12. – С. 3–10.

6. Бородин А.М., Мирвода С.Г., Поршнев С.В. Особенности тестирования устойчивости к сбоям корпоративных информационных систем методом генерирования отказов // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 5. – URL: www..02.2015).

7. Литвин В.Г., Аладышев В.П., Винниченко А.И. Анализ производительности мультипрограммных ЭВМ. M.: Финансы и статистика. - 1984. - 159 c.

8. Томашевский В., Жданова E. Имитационное моделирование в среде GPSS. М.: Бестселлер. - 2003. - 416 c.

9. Aksyonov K.A., Bykov E.A., Aksyonova O.P. Application of Multi-agent Simulation for Decision Support in a Construction Corporation and its Comparison with Critical Path Method // Applied Mechanics and Materials Vols. 278-280 (2013) Trans Tech Publications, Switzerland. doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.278-280.2244. pp. 2244–2247.

Существующие методы анализа и имитационного моделирования технологических, логистических и организационных бизнес-процессов часто сталкиваются с объектами, в которых количество элементов превышает сотни. В связи с этим для проведения имитационного эксперимента таких моделей требуется все больше вычислительных ресурсов и машинного времени. Технологические, логистические и организационные бизнес-процессы относятся к процессам преобразования ресурсов. Спецификой данных типов процессов является существование в их составе подпроцессов (операций) принятия и согласования решений, подпроцессов или элементов управления, лиц, принимающих решения (ЛПР). Для формализации моделей ЛПР и сценариев принятия (управления и согласования) решений в данной работе предлагается использовать аппарат мультиагентных и экспертных систем. В связи с этим является актуальной задача разработки нового метода анализа и устранения узких мест мультиагентных процессов преобразования ресурсов (МППР) .

Метод анализа и устранения узких мест мультиагентного процесса преобразования ресурсов

Рассмотрим два основных элемента процесса МППР (операцию и агента) , используемых для анализа и устранения узких мест процессов предприятия (технологических, логистических, организационных бизнес-процессов). В качестве теоретической основы метода использован операционный анализ вероятностных сетей .

Для оценки выполнения операции Op процесса МППР рассмотрим следующие ее параметры: среднюю очередь заявок к операции QOp_ср, среднюю загруженность операции UOp_ср, простой операции из-за отсутствия средств PMechOp, простой операции из-за отсутствия входных ресурсов PResOp:

,

,

где T END - время наблюдения (длительность интервала наблюдения за процессом),

N - количество выполнений операции Op за время наблюдения T END ,

T OP - длительность выполнения операции Op ,

Tact - единица измерения времени,

Count_ Mech_ UnLock - количество единиц средства, не заблокированное при выполнении текущих операций,

Count_ Mech_ Use - количество единиц средства, необходимое для запуска операции Op ,

Count_ Res - текущее количество единиц ресурса,

Count_ Res_ In - количество единиц ресурса, необходимое для запуска операции Op .

Аналогично оценке очереди проводится оценка среднего состояния ресурсов (как входных, так и выходных по отношению к определенной операции или правилу агента). Для оценки использования средства в операциях процесса рассмотрим среднюю загруженность средства UMech_ср:

,

где Count_Mech_Lock - количество единиц средства, заблокированное при выполнении текущих операций,

Count_Mech - общее количество единиц средства.

Статистику функционирования агента будем анализировать исходя из средней очереди заявок к агенту QAg_ср и средней загруженности агента по обработке заявок UAg_ср:

,,

где - оператор обработки заявки (создание, удаление или блокировка (включая изменение параметров) заявки),

AgSolutIf - условия агента «Если»,

AgSolutThen - условия агента «То».

Представим правила анализа параметров процесса МППР и устранения узких мест (правила изменения (свертки / развертки)) в виде диаграмм поиска решений (рисунок 1). Вершины графа имеют следующие обозначения: 0 - нулевое значение, М - малое значение, С - среднее значение, В - высокое значение соответствующего объекта графа (очереди, загруженности или простоя). Пунктирные линии переходов графа соответствуют решениям для нулевой и малой очередей заявок к операции, сплошные линии - решениям в оставшихся случаях.

В результате проведения эксперимента формируется статистика выполнения операций, функционирования агентов, расходования и формирования ресурсов и заявок и использования средств в операциях процесса МППР. По результатам анализа экспериментов диагностируются узкие места, принимается решение о свертке/развертке процесса МППР (устранении узких мест). Критерием остановки метода анализа и устранения узких мест процесса преобразования ресурсов является снижение времени ожидания до допустимых значений по всем блокам.

Изменение процесса МППР осуществляется следующими действиями: либо удалением операции, либо добавлением параллельной операции; добавлением/удалением (увеличением/уменьшением количества) средств используемых операцией(операциями); увеличением/уменьшением количества ресурсов; добавлением или удалением правила агента, удалением агента.

Рис.1. Диаграммы поиска решений применения правил анализа и устранения узких мест процесса МППР

Метод программно реализован в автоматизированной системе выпуска металлургической продукции (АС ВМП) . Предварительным этапом работы метода являются создание и доработка (модификация) модели процесса предприятия в модуле создания моделей процессов (СМП). На рисунке 2 представлена блок-схема метода анализа и устранения узких мест процесса МППР. Сокращения, используемые на рисунке:

ИМ - модуль интеграции моделей;

КЗ - модуль конструктор запросов;

ОПП - модуль оптимизации процессов предприятия;

СМП - модуль создания моделей процессов;

ТБПИ - типовой постоянно действующий бизнес-процесс металлургического предприятия по изменению производственных процессов.

Рис. 2. Общая схема метода анализа и устранения узких мест мультиагентного процесса преобразования ресурсов

Рассмотрим основные этапы метода. Предлагаемый метод состоит из следующих этапов (нумерация этапов в соответствии с нумерацией блоков рисунка 2).

1. Если модель процесса предприятия была ранее построена в модуле СМП, то переходим на следующий этап. При построении имитационной модели процесса предприятия (в модуле СМП) строятся следующие подмодели:

1) генерации объектов (единиц продукции (ЕП) / проектов / заказов), такой объект в модели МППР представим в виде экземпляра заявки (транзакта) с набором атрибутов;

2) процессов прохождения объектов (технологических, логистических и организационных бизнес-процессов, связанных с обработкой единиц продукции на агрегатах и оборудовании, транспортировке ЕП и выполнением заказов / этапов проекта / производственных операций), в модели МППР маршрут обработки заявки формируется цепочкой блоков, состоящих из преобразователей (операций и агентов);

3) поставок потребляемых ресурсов (сырья, материалов и полуфабрикатов), в модели МППР маршрут поставки ресурсов формируется цепочкой блоков, состоящих из операций и агентов;

4) работы средств (станки, оборудование, агрегаты, транспорт, персонал).

2. С целью актуализации модели текущим процессам предприятия в модуль ОПП предварительно необходимо обновить значения переменных модели путем взаимодействия с модулями КЗ и ИМ.

4. Планирование эксперимента в соответствии с выдвинутыми гипотезами. Составление плана экспериментов заключается в выборе таких входных (управляемых) параметров модели, значения которых оказывают наибольшее влияние на значения выходных (оцениваемых) параметров модели.

5. Имитационные эксперименты проводятся в модуле ОПП. Эксперименты проводятся согласно плану экспериментов до нахождения оптимального или эффективного решения.

6. При диагностике узких мест анализируются следующие параметры процесса МППР:

1) коэффициент использования операции, средства, агента;

2) среднее время заявки в очереди к операции, агенту;

3) простой операции из-за отсутствия средств и/или входных ресурсов. Для оценки динамики работы операции и агента анализируются средняя очередь заявок к операции, агенту, а также среднее состояние ресурсов.

7. В результате проведения эксперимента формируется статистика выполнения операций, функционирования агентов, расходования и формирования ресурсов и заявок и использования средств в операциях процесса МППР. По результатам анализа статистики экспериментов диагностируются узкие места и принимается решение об изменении (свертке/развертке) процесса МППР. На данном этапе осуществляется выбор оптимального решения.

Критерием остановки метода также может являться снижение времени ожидания до допустимых значений по всем блокам модели. Данный этап направлен на решение задачи распараллеливания параллельных процессов во времени по производству единиц продукции, входящих в заказ(заказы) (в блоках имитационной модели могут возникать ситуации с параллельной обработкой заявок).

8. Если на предыдущем этапе было найдено оптимальное решение, то переходим на 12-й этап, иначе на 11-й (см. рисунок 2).

9. В случае, если на этапе 9 не было найдено оптимальное решение, то осуществляются корректировка плана экспериментов и переход на этап 5.

10. В случае, если на этапе 9 было найдено оптимальное решение, то осуществляется выдача рекомендаций по изменению процесса. Данный этап инициирует запуск ТБПИ по совершенствованию процесса предприятия (технологического, логистического, организационного бизнес-процесса) с целью устранения узких мест.

Метод прошел апробацию на задаче балансировки ресурсов бизнес-процесса .

Заключение

Задача разработки метода анализа и устранения узких мест мультиагентного процесса преобразования ресурсов решена в результате интеграции операционного анализа вероятностных сетей, мультиагентного подхода, модели процесса преобразования ресурсов и аппарата экспертных систем. Разработаны правила анализа и устранения узких мест (правила изменения) мультиагентного процесса преобразования ресурсов, построенные на основе диаграмм поиска решений. Метод программно реализован в автоматизированной системе выпуска металлургической продукции.

Работа выполнена в рамках договора № 02.G25.31.0055 (проект 2012-218-03-167) при финансовой поддержке работ Министерством образования и науки Российской Федерации.

Рецензенты:

Поршнев С.В., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой Радиоэлектроники информационных систем, ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина», г. Екатеринбург;

Доросинский Л.Г., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой Теоретических основ радиотехники, ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина», г. Екатеринбург.

Библиографическая ссылка