CC BY
101
ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕОРИИ ОГРАНИЧЕНИЙ В УПРАВЛЕНИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ПОТОКОМ Е.В. Шкарупета, канд. экон. наук, ст. преподаватель
Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж
В статье рассматриваются практические аспекты применения теории ограничений в управлении производственным потоком, а именно: приводится последовательность действий по выявлению и устранению ограничений, описывается действие производственного симулятора G-Slim
Теория ограничений (Theory of Constraints, ТОС)
- разработанная Элияху Г олдраттом (Eliyahu Goldratt) универсальная философия управления сложными системами, широко известная и успешно применяемая многими компаниями. Теория Ограничений предоставляет набор холистических процессов и правил, основанных на системном подходе, суть которого состоит в том, что он использует присущую сложным системам естественную простоту и фокусируется на небольшом количестве «точек улучшения» для обеспечения синхронизации частей с целью достижения непрерывного улучшения деятельности системы как целого. Таким образом, TOC исходит из концепции естественной простоты систем и утверждает, что все составляющие системы связаны между собой причинно-следственными связями.
Здравый смысл и безупречная логика теории ограничений перевернули традиционные представления менеджеров об управлении. Благодаря своим внушительным результатам в различных отраслях и сферах деятельности, теория ограничений все шире воспринимается как самая действенная концепция управления компаниями и целыми цепями поставок.
Теория предлагает концентрировать организационные ресурсы на устранении ограничений (конфликтов), которые мешают компании полностью реализовать её потенциал. Метод рассуждений Э.М. Г олдрат-та составляет основу теории ограничений и позволяет успешно разрешать множество противоречий: между сроками и качеством, стоимостью и затратами, требуемой производительностью и имеющимися ресурсами.
Рассматривая применение теории ограничений на производстве, следует обратить особое внимание на работу Э.М. Голдатта «Цель: процесс непрерывного совершенствования», впервые опубликованную в 1984 году.
Главное в концепции теории ограничений - признание того, что в каждой системе существует ограничение - фактор или элемент, определяющий уровень деятельности системы.
В рамках данной статьи под ограничением будем понимать что-либо, что ограничивает производственный поток в достижении его цели (Goldratt, 1990, стр. 56-57). Ограничение - это факторы или элементы, определяющие предел результатов деятельности системы. Ограничение - это то, чего системе не хватает в
ее существующей действительности для того, чтобы резко улучшить результаты деятельности.
Теория управления по ограничениям базируется на четырех предположениях о закономерностях функционирования систем ^сЫ^епИет и Dettmer, 2000, сИ.2):
- У каждой системы есть цель и конечный набор необходимых условий, которые должны быть удовлетворены для достижения этой цели. Усилия по улучшению работы системы не могут быть эффективными, если нет ясного понимания и согласия в том, в чем состоит ее цель и каковы необходимые условия ее достижения.
- Сумма локальных оптимумов системы не дает глобального оптимума всей системы. Другими словами, нельзя получить самую эффективную систему путем максимизации эффективности всех составляющих ее компонентов по отдельности, без учета их взаимодействия между собой.
- В каждом конкретном случае очень немного переменных, возможно - лишь одна, ограничивают работу системы. Это эквивалентно понятию "слабого звена".
- Рассматриваемые системы подчиняются причинно-следственной логике, в том смысле, что за каждым действием, решением или событием следуют естественные, логически предсказуемые последствия. Для тех событий, которые уже произошли, причинноследственные цепи могут быть представлены в наглядном графическом виде, позволяющем осуществлять проблемный или ситуационный анализ. Последствия для решений, которые еще предстоит принять, могут быть логически предсказаны и также представлены в графической форме.
Теория ограничений предлагает процесс для управления системой через ограничение: 5 фокусирующих шагов. Шаг 1. Найти ограничение(я) системы. Шаг 2. Решить, как максимально использовать ограничение системы. Шаг 3. Подчинить все остальные принятому решению. Шаг 4. Расширить (расшить) ограничение системы. Шаг 5. Если ограничение устранено, вернуться к шагу 1. Предупреждение: не позволить инерции стать основным блокирующим фактором деятельности системы.
Основываясь на вышеприведенной последовательности шагов в ТОС, можно предложить следующий план действий на конкретном производстве:
1. Определение узких мест (не больше 3 штук) -по количеству запасов перед ними.
2. Ограничение скорости поступления материалов на производство, чтобы она не превышала производительность узкого места.
3. После этих двух шагов необходимо искать способы увеличения пропускной способности узких мест:
3.1. Использование дополнительных мощностей (старые станки) на узких местах.
3.2. Организация непрерывной работы и присутствие человека на узком месте (24/7).
3.3. Организация контроля качества «до» узкого места, чтобы оно работало с максимальным количеством качественных материалов.
3.4. Исследование возможности предварительной подготовки материалов к прохождению узкого места в целях избегания простоев.
3.5. Использование внешних подрядчиков для увеличения пропускной способности на узких местах.
3.6. Уточнение, вся ли продукция нуждается в обработке узким местом? Что можно сделать с материалами или незавершенным производством, чтобы разгрузить узкое место?
Для того, чтобы понять, как действует теория ограничений на практике, для обучения руководителей высшего и среднего звена концепциям ТОС и функциональному менеджменту в компании, Голдратт предлагает использовать производственный симулятор, который был разработан доктором им совместно с Эли Шрагенхаймом в 1986 году. Этот симулятор называется G-Sim. Версия G-Sim для Windows представлена в книге доктора Эли Голдратта «Production the TOC Way» («Производство по ТОС»), издательство North River Press. Более ранние версии этого симулятора были разработаны и использовались еще в 1984 году.
Симулятор охватывает все типы производственных сред и все типы производственного потока (V-A-T-I). Многие компании используют симулятор для обучения своих сотрудников концепциям ТОС. Так, например, Ford Electronics, одно из основных подраз-
Станки Синий Зеленый Голубой Лиловый Коричневый (сборка)
5. Каждый из продуктов имеет свой поток, отражающий структуру создания продукта в Ведомости Материалов (Bill of Materials, BOM) - последовательность перехода от операции к операции. Симулятор
делений Ford Motors Company, имел 90 инструкторов, которые обучили симулятору 14 тыс. сотрудников.
Симулятор включает множество задач, каждая из которых рассматривает определенную проблему производственного потока и управления и направлена на определенную область функционального менеджмента. Каждая такая задача симулятора называется plant (завод). Задачи симулятора охватывает производственное управление, управление материалами, управление производственным инжинирингом, различные типы производственного потока V, A, T, I и другие аспекты производственного управления, такие как брак, повторная работа, выход оборудования из строя, перевод части нагрузки со станка-ограничения на другое оборудование, ввод новой продукции и так далее.
Рассмотрим задачу Plant 10 на основе работы [2].
Plant 10 - симулятор для высшего руководства в среде производство на заказ (Make-to-Order, MTO). Plant 10 производит только три продукта - A, D, F. Перед высшим руководством ставится вопрос, каков будет потенциальный финансовый результат компании (за неделю), и ставится цель - получить более $4 тыс. чистой операционной прибыли (NP) за неделю.
Данные, необходимые для управления данным заводом, включают следующее.
1. Прогноз продаж на неделю - тот спрос, по выполнению которого компания приняла на себя обязательство перед своими клиентами. Спрос на продукт A - 40 штук, на продукт D - 80 штук, на продукт F -40 штук.
2. Цена реализации (продажи): A - $180 за штуку, D - $240, F - $180. Компания получает деньги немедленно по поставке каждой штуки продукта в рамках спроса - поставка должна произойти до наступления часа 40. Если производство какого-либо продукта больше указанного спроса (40, 80, 40) - произведенная продукция поступает на склад готовой продукции.
3. Стоимость сырья для производства продуктов: для A - $65, для D - $ 95, для F - $65.
4. Производство имеет восемь станков (организованы в пять групп), каждый станок обслуживается одним оператором.
Ресурсы
1 единица
2 единицы 2 единицы 2 единицы 1 единица
представляет проблему в наиболее упрощенной форме.
Приведенная ниже иллюстрация показывает, как выглядит экран компьютера перед запуском симуляции (рис. 1).
В
■■
< :
Рис. 1. Производственный симулятор G-Slim Голдратта и Шрагенхайма [2]
Экран симулятора содержит три части. Правая половина экрана представляет диаграмму потока, по которому проходит каждый из трех продуктов от запуска сырья (внизу экрана) до этапа готовой продукции и продаж (наверху экрана). Слева от диаграммы цветными прямоугольниками представлены станки (ресурсы), слева рядом с каждым станком указано время, требующееся на переналадку данного станка при переходе от одного продукта к другому. Самая левая часть экрана - панель коммуникации с симулятором (три больших круга дают информацию: время, деньги, пуск/остановка симулятора).
Цветные кружки в диаграмме потока означают операции. Цвет соответствует цвету станка, который необходимо использовать на данной операции, числовое значение внутри кружка обозначает среднее время в минутах, уходящее на обработку одной штуки продукта. Каждая операция имеет свой код - комбинацию букв от А до F и цифр 1-9 (по принципу матрицы). Например, код F1 обозначает первую операцию для сырья F, которая производится зеленым станком и длится в среднем 15 минут на единицу.
Прямоугольники над кружками показывают количество произведенных единиц, готовых к передаче на следующую операцию. В данном примере после операции F3 находятся 10 единиц продукта F, готовых к следующей операции F5.
Каждый станок имеет свое время переналадки, которое необходимо для того, чтобы подготовить станок для обработки другого продукта. Время перена-
ладки синего станка - 15 минут (в среднем), зеленого
- 120 минут, голубого - 60, лилового - 30. Коричневый станок - это сборочный стол, там нет времени переналадки. Когда неделя начинается, ни один из станков не налажен ни на какую работу.
Симулятор дает полную картину того, что происходит с каждым из станков, в каждый данный момент указывая его статус: не задействован, переналадка, производит, вышел из строя. Также есть возможность видеть, на производство какого продукта назначен каждый станок.
В начале первой недели, до запуска производства, у игроков есть свободные деньги в сумме $2,5 тыс., которые понадобятся в течение недели для покупки сырья. Как только продается единица продукта, сразу получаются от клиента деньги. В конце недели необходимо заплатить все операционные расходы в сумме $11 тыс. До запуска симулятора участники обучения получают задание: рассчитать потенциальную прибыль на следующую неделю, разработать производственный план и управлять заводом в течение недели. Завод работает пять дней в неделю, в одну смену, каждая смена длится 8 часов. Возможности сверхурочной работы нет.
Поскольку это симулятор, в нем присутствует ряд ограничений:
- Клиенты не меняют своих решений относительно размера и срока заказа.
- В данной задаче Plant 10 станки не ломаются.
- Нет проблем с качеством продукции.
- Все операторы всегда на работе.
- Сырье всегда в наличии (до тех пор, пока есть деньги на покупку сырья).
- Клиенты платят немедленно.
С тем, что все основные проблемы производственного управления устранены, можно предположить, что управлять данным заводом должно быть легко. Однако после первого прогона симулятора приходит убеждение, что заводом совсем не просто управлять при отсутствии систематичного подхода к управлению. Данный завод в состоянии делать более $5 тыс. прибыли в неделю, и, тем не менее, достичь этого почти невозможно.
Аіиіуи Нноипсс ІЛгішкЬеп
л 4й | Й
в О
с о _______
£ d
f *а | «
ч о
Н О
В данной статье продемонстрируем применение для этого завода 5 фокусирующих (направляющих) шагов теории ограничений, описанных выше.
Шаг 1. Найти ограничение(я) системы. Существует три основных типа ограничений: ограничение мощностей (внутреннее ограничение), ограничение времени и ограничение рынка (внешнее ограничение). Необходимо определить, хватает ли мощностей для того, чтобы удовлетворить весь рыночный спрос - 40 единиц A, 80 единиц D, 40 единиц F. Функция анализа загрузки мощностей (load analysis) показывает требуемое производственное время (время переналадки не включено) (рис. 2).
Fl U
Тош Load IJnilf Mhufvi Pwcerfage
ВКм 1 зич їж
С«мп £ 19» я
Qrtn 2 31*5 65
fffld 0 0
ІИцйгІа І sew 53
Brwn 1 ueo 61
Рис. 2. Функция анализа загрузки мощностей в производственном симуляторе G-Slim [2]
Введя в поля «анализируемый спрос» (Analyzed Demand) 40 для A, 80 для D и 40 для F, видим, что планируемая нагрузка на синий ресурс составляет 136%. Это говорит о том, что синий ресурс становится бутылочным горлышком - ресурсом, плановая нагрузка на который превышает 100% его имеющейся мощности. Необходимо обратить внимание, что в условиях симулятора этот ресурс считается бутылочным горлышком, в то время как в реальной ситуации ресурс, работающий только одну или две восьмичасовые смены, не может считаться бутылочным горлышком, так как у него есть значительный резерв незадей-ствованной мощности (еще 8 или 16 часов в день). Необходимо принять во внимание, что синий ресурс нужен для производства D и F, и он является ограничением мощности для удовлетворения спроса на продукты D и F. Для производства продукта А достаточно мощностей - следовательно для продукта А ограничением является рынок.
Шаг 2. Решить, как максимально использовать ограничение системы.
Относительно синего станка - ограничения мощности - необходимо предпринять следующее:
Руководство должно признать, что позволять заводу принимать заказы, превышающие мощности производства, что не является хорошим бизнес-решением, так как это наносит вред компании - рынок не может воспринимать компанию как надежного поставщика. Следовательно, руководство завода должно принять решение относительно микса продуктов (ассортиментного портфеля) - какой продукт является более предпочтительным в кратковременной перспективе, а какой - в долговременной. После принятия этого решения руководство должно синхронизировать работу отдела продаж и производства, с тем, чтобы продавцы не принимали больше заказов, чем позволяет имеющаяся мощность синего станка. Решение о максимальном использовании мощности синего станка означает составить детальный план-график
работ на данном станке. На этапе исполнения плана руководство должно обеспечить, чтобы синий станок никогда не оказывался без работы и чтобы работы на нем выполнялись настолько в соответствии с планом, насколько это возможно.
В Теории Ограничений такой план-график, диктующий ритм всего потока, называется «Барабан» (Drum). Для продуктов D и F Барабаном является план-график синего станка - бутылочного горлышка. На основании плана-графика для синего станка руководство может составить график отгрузки продуктов D и F.
Что необходимо сделать относительно продукта А, для которого ограничением является рынок: в краткосрочной перспективе - обеспечить, чтобы клиенты получили отличное обслуживание с точки зрения выполнения поставок в срок. Это достигается за счет составления детального графика отгрузки определенных количеств продукта A. Для продукта А этот график является «барабаном».
Шаг 3. Подчинить все остальное принятому решению.
После того, как создан «барабан» (на этапе Шага
2, когда был составлен план того, как максимально использовать ограничения системы), руководство должно обеспечить, чтобы все остальное было подчинено выполнению плана-графика для синего ресурса и графика отгрузки. Это обеспечивается введением «буфера времени» для того, чтобы обеспечить достаточно времени для прохождения продукта по производственному потоку, и введением «каната» - сигнала запуска материала в производство. В среде производство на заказ механизм планирования производства по методу ТОС известен под названием «барабан-буфер-канат» (Drum-Buffer-Rope, DBR) - в случае, когда есть ресурс - бутылочное горлышко; когда бутылочного горлышка нет, используется метод «упрощенный барабан-буфер-канат» (Simplified Drum-Buffer-Rope, SDBR).
Для исполнения производственного плана теория ограничений рекомендует использовать механизм «управление буфером» (Buffer Management, BM), который обеспечивает мониторинг прогресса продвижения клиентских заказов по производственному потоку. Этот механизм указывает приоритеты назначения ресурсов на заказы и фокусирует управленческое внимание в соответствии со статусом каждого заказа, который устанавливается в соответствии с использованием его буфера времени.
Применение первых трех шагов из пяти фокусирующих шагов ТОС позволяет получить максимально высокие результаты как в симуляторе plant 10, так и в десятках других задач симулятора.
И, конечно, правильное применение пяти фокусирующих шагов и методов «барабан-буфер-канат» или «упрощенный ББК» в сочетании с «управлением буфером» в реальной производственной среде приво-
дит производственные предприятия к достижению выдающихся улучшений в результатах их работы.
Литература
1. Коуэн О. Производственный менеджмент: управление потоком I О. Коуэн, Е. Федурко, 2010. -Электрон. дан. - Режим доступа: http:IIwww.e-xecutive.ru/knowledge/announcement/1267475/
2. Коуэн О. Пять фокусирующих шагов для
управления производством I О. Коуэн, 2010. - Электрон. дан. - Режим доступа: http:IIwww.e-
xecutive.ru/knowledge/announcement/1282157/
3. Федурко Е. Термины и понятия ТОС: на портале Goldratt Schools I Е. Федурко. - Электрон. дан. -Режим доступа: http:IIgoldrattschools.ru/toc-terms-ru/
9 8(4732)43-76-67
E-mail: elenal98282 w e-xe.ru
Ключевые слова: теория ограничений, теория Голдратта, производственный поток, ограничение, производственный симулятор
