Барабан буфер веревка. Упрощенная система барабан-буфер-веревка

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Основные принципы упрощенной системы ББК

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

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

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

3. Снизить загруженность всего производства.

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

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

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

Но это только выглядит слишком просто.

Не создаст ли такая система слишком много незавершенного производства?

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

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

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

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

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

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

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

Теория ограничений Э.Голдратта

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

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

Основа теории

Ключевое допущение

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

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

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

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

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

«Узкие места», или ограничения (constraints)

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

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

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

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

Пять фокусирующих (направляющих) шагов.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Что изменить? – определить ключевую проблему.

На что изменить? – разработать простые практичные решения.

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

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

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

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

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

«Буферы» запасов (Buffers)

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

Операции, или метод «барабан-буфер-верёвка»

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

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

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

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

Развитие и практика ТОС

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

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

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

Продолжение

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

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

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

Рис. 1. Графическое описание основного бизнес-процесса

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

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

Максимизировать пропускную способность с учетом:

Производственной мощности (ограничений предложения);

Спроса на продукцию (ограничений спроса).

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

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

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.

Новый флагманский продукт 1С отличается более аналитическим подходом к автоматизации предприятий - вместо реализации множества отдельных функций разработчики пытаются выбрать наиболее успешные и перспективные методики и разработать функционал, позволяющий применять данные методики на предприятии. Наиболее ярким примером такого подхода являются возможности «1С:ERP» по планированию и контролю производства, построенные на базе теории системных ограничений. Для эффективного использования этого функционала требуется, в первую очередь, разобраться не в возможностях программы, а понять все принципы и предпосылки теории системных ограничений. В этой статье будет дан обзор всех ключевых моментов данной теории, нашедших своё применение в 1С:ERP.

Теория ограничений, «Барабан-буфер-веревка»

Согласно теории ограничений, предложенной Э.Голдраттом, в каждом производстве можно выделить 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 использованы максимально эффективно и, по возможности, расширены.

Концептуально теория ограничений предлагает концентрироваться именно на обеспечении максимальной пропускной способности производства и на максимальной скорости выпуска готовой продукции. Для достижения этих целей, предлагается отказаться от ряда привычных и неэффективных производственных традиций.

Традиционно большинство компаний концентрируются на максимальной загрузке всех рабочих центров, это приводит к накоплению больших запасов полуфабрикатов, которые не успевают обрабатываться на узких местах производства. Это имеет сразу два негативных последствия. Первое - риск устаревания, порчи, или потери надобности в накопленных запасов полуфабрикатов, что является прямой потерей денег. Второе - необходимость большего объема оборотных средств, которые «замораживаются» в запасах полуфабрикатов. Также традиционно компании стремятся увеличить объемы обрабатываемых партий полуфабрикатов, чтобы сократить временные затраты, необходимые для переключение на выпуск другой продукции, т.к. в этом случае производительное время работы для каждого рабочего центра будет выше.

Теория системных ограничений предлагает, насколько это возможно, не накапливать запасы полуфабрикатов, а обеспечить максимально быстрое прохождение изделий через все стадии производственного процесса, в том числе - путем уменьшения партий обработки материалов. Такой подход позволяет добиться меньшего времени производства от исходных материалов до конечной продукции. Запасы полуфабрикатов при данном методе зачастую могут не создаваться, что также решает проблемы заморозки и риски списания этих полуфабрикатов. Далее будет дано описание методологии производственного планирования по теории системных ограничений.

«Барабан-буфер-веревка». Применение принципов теории ограничении в управлении производством

Для максимально эффективного использования узких мест («ключевых рабочих центров») необходимо придерживаться следующих правил:

Ограниченные ресурсы никогда не должны простаивать.
Необходимо сократить накладные расходы времени в работе «узких мест». Например, если требуется переналадка между выпуском разных изделий - порядок производства разных партий изделий можно определить таким образом, чтобы сократить время переналадок.
Если возможно исполнение отдельных производственных операций на других рабочих центрах, не являющихся узкими местами, - целесообразно пытаться переводить эти операции на другие станки.
Если случается определенный процент брака в производстве - операции контроля качества целесообразно проводить до обработки полуфабрикатов в «узких местах», т.к. иначе их ресурс будет тратиться на обработку заведомо бракованных изделий.

Для реализации первых двух из перечисленных принципов (самых важных) служит методика «Барабан-буфер-веревка» (ББВ). Основные шаги использования методики следующие:

Определить рабочие центры, являющиеся «узкими местами». Методика называет эти узкие места барабанами.
Обеспечить наиболее эффективную загрузку барабанов. Для этого следует составить детальное расписание обработки разных изделий на ключевых рабочих центрах. Простои ключевых рабочих центров при этом должны быть исключены или сведены к возможному минимуму. Расписание стоит составить таким образом, чтобы сократить время переналадок, если они необходимы между обработкой разных изделий.
Подчинить выполнение работы на прочих рабочих центрах работе барабана. Это означает, что запуск производства изделия должен планироваться таким образом, чтобы оно успело поступить на барабан не позже запланированного времени начала обработки на барабане. Т.е. время запуска производства изделий зависит от времени их прохождения через барабан. В методике ББВ говорится что «барабан» дергает за «веревку», чтобы производство изделия началось на первом рабочем центре (т.н. «тянущая» схема производства).

Определение размеров буферов

Для понимания методики ББВ очень важно понять роль буфера. По разным причинам график производства может быть сорван. Буфер позволяет застраховаться от того, чтобы проблемы на других участках привели к срыву графика работы барабана (и соответственно, срыву общего графика производства). Размер буфера должен быть подобран таким образом, чтобы детали всегда вовремя приходили для обработки на барабан. В методике ББВ «буфером» называют всю продолжительность производственного цикла перед барабаном, а не только запас времени, добавляемый для надежности к среднему значению времени обработки (что, может быть, лучше согласуется с традиционным пониманием слова «буфер»). Т.е. время выполнения отдельных производственных операций перед узким местом суммируется и обозначается одним числом - размером буфера.

Одним из принципиальных моментов всей концепции является выбор размера буфера. Размер буфера должен определяться не путем простого суммирования времени выполнения всех входящих в него операций, а добавлением значительного временного запаса. Целевой размер буфера должен быть подобран таким образом, чтобы даже при срывах производства на участках, «спрятанных» в буфер - общее время выполнения всех операций не превысило времени буфера. На практике это означает, что буфер может превышать чистое технологическое время выполнения включенных в него операций в три и более раз, т.к. именно многократный запас времени обеспечивает необходимую гарантию своевременного выполнения всех операций.

Главная цель выбора размера буфера - своевременное выполнение всех включенных в него операций, чтобы срыв производства в буфере не привел к простою на узком рабочем месте, расположенном после буфера, т.к. простой узкого рабочего места снижает общий объем выпуска всего производства.

Важно понять, что выделение буфера с большим запасом времени не приводит к увеличению времени обработки с ростом объема партий продукции. Время производства = время буфера + время работы барабана*число изделий (партий изделий).

Пример Пусть этап производства выполняется на трех последовательных РЦ с производительностью: РЦ1 - партия до 5шт. за 1 час, РЦ2 - 1 шт/ч, РЦ3 - партия до 3 шт. за 4 ч. Таким образом, РЦ1 и РЦ2 обладают большей производительностью и входят в буфер перед РЦ3. Время этого буфера должно быть рассчитано на подготовку полной партии запуска, допускающей одновременную обработку на РЦ3. Т.к. РЦ3 обрабатывает одновременно партии из 3х изделий, то время буфера должно быть рассчитано для 3х изделий. Чистое время выполнения технологических операций в буфере - 4 часа. Для указанных условий производство одной партии из 3 изделий займет 4+4=8 ч., производство двух партий из 6 изделий займет 4+4*2=12ч. С увеличением числа выпускаемых изделий - первое слагаемое, показывающее операции спрятанные в буфер (4ч) будет неизменным. Пример проиллюстрирован на рисунке.

Если увеличить буфер до 12ч, то в приведенных уравнениях вырастет только одно слагаемое, время на выпуск 6 и 8 изделий.составит 16 и 20ч, соответственно. Т.е. буфер показывает однократные затраты времени перед узким рабочим местом на выпуск произвольного количества изделий.

Таким образом, буфер показывает однократные затраты времени перед узким рабочим местом на выпуск произвольного количества изделий. В целом, выделение запаса времени в буфере может не только не увеличить, но скорее всего даже сократит общее время производства. Причина в следующем: на большинстве производственных предприятий существует огромная разница между суммарным чистым временем обработки и полным временем нахождения изделия в производстве. Первое значение для большинства видов продукции составляет от нескольких минут до часа на единицу, второе может доходить до нескольких недель и даже при самых лучших условиях производства измеряется несколькими днями. Это является следствием того, что каждая единица продукции гораздо дольше ждет своей очереди, чем подвергается непосредственной обработке. Время буфера перед узким рабочим местом - лишь «узаконивает» простой изделия в ожидании на обработку. Но за счет того, что благодаря буферу будет исключен простой узкого рабочего места всего производство - реальное время обработки партии изделий может сократиться.

Тут могут возникнуть сомнения не замедлит ли время буфера выпуск изделий при условии производства малых партий. Принципиально, буфер может замедлить среднее время выпуска малой партии изделий. Однако наличие буфера будет гарантировать что партия действительно будет выпущена за указанное время. Отсутствие запаса в буфера - позволяет планировать выпуск быстрее, но такой оптимистичный план не всегда получится выполнить.
Если признать концепцию, что время выполнения работ в буфере должно быть взято с запасом, то возникает еще одно преимущество. В ББВ отсутствует необходимость в высокой точности нормирования времени выполнения всех технологических операций в буфере. Время на переналадку станков и перемещение деталей между рабочими центрами можно вообще не учитывать, т.к. буфер обеспечивает достаточный временной запас. Таким образом, задача планирования графика производства значительно упрощается и сводится только к планированию расписания работы барабана.

Стоит подчеркнуть, что методика ББВ не просто позволяет не тратить времени на пооперационное планирование, а прямо говорит, что такое планирование может быть вредным. Если у рабочего центра, «спрятанного» в буфере есть избыточная мощность - он должен делать операции в том порядке, в котором детали будут поступать на барабан. Иначе его локальная оптимизация может привести к срыву поступления деталей на барабан. Целесообразно оптимизировать порядок выполнения работ только для тех рабочих центров, которые имеют лишь небольшой запас мощности, по сравнению с барабаном. Для таких рабочих центров по возможности нужно сокращать число переналадок и простоев.

Методика ББВ предлагает называть буфером не только работы, выполняемые перед барабаном, но и работы, выполняемые после барабана, до выпуска готовой продукции. В «1С:Управление предприятием» эти буферы названы: буфер до и буфер после. Задавая запас времени в буфере после можно так же, как и для буфера до, отказаться от детального пооперационного планирования и гарантировать выпуск продукции к запланированному времени.

Управление буферами

Ключевая задача управления буферами - контроль задержек производства и реагирование на те из них, которые могут привести к задержке передачи полуфабрикатов для обработки на барабане.

Время буфера предлагается задавать минимум с тройным запасом относительно чистого производственного времени и для оценки состояния буфера его делят на три зоны: зеленую, желтую и красную. Такое деление позволяет быстро понять какие производственные задания находятся под угрозой срыва. Пока буфер находится в зеленой зоне - всё нормально. Когда буфер в желтой зоне - возможно, производство будет выполнено не вовремя, желателен контроль. Буфером красной зоны необходимо заниматься срочно, чтобы исключить задержку передачи заготовки на барабан.

Если доля каждой зоны равна трети времени буфера (в «1С:Управление предприятием» это именно так) -

контроль производства будет очень простым:

В нормальной ситуации производство может уже закончится пока буфер находится в зеленой зоне.
Если производство даже не начато, пока буфер в желтой зоне - можно успеть выполнить его даже с запасом по времени. Но запас в таком буфере уже не избыточен. Производство обязательно должно быть начато до перехода буфера в красную зону.
Даже при попадании буфера в красную зону можно обеспечить своевременное выполнение производства, если всеми силами обеспечить максимально быстрое выполнение работ, входящих в буфер. За производством, попавшим в красную зону, нужен строгий контроль для обеспечения его максимально быстрого выполнения.

Таким образом, для каждой из трёх зон буфера есть четко определенная стратегия реагирования.

Важно подчеркнуть, что время буфера не должно расходоваться зря. Т.е. не должно быть успокоенности, что производство, которое простаивает при нахождении буфера в зеленой зоне - это нормальное явление. Принципиально важно защититься от «синдрома студента» и выполнять производственные задания в конце времени буфера. Запас времени в буфере служит не для обеспечения неспешной работы рабочих центров, входящих в буфер, а для защиты барабана от возможных проблем, таких как проблема на рабочем центре, работающем прямо перед барабаном. Если работа на РЦ перед барабаном возникнет при нахождении буфера уже в красной зоне - это приведет задержке передачи производства на барабан. Поэтому производство должно начинаться сразу и выполняться пока буфер находится в зеленой зоне. Попадание буфера в красную зону означает большие риски срыва производственного плана, поэтому частое попадание в красную зону является поводом для изучения и устранения проблем, являющихся причиной для этого.

Как было указано выше, изначально время буфера предлагает выбирать с тройным запасом. При стабильном выполнении производства в зеленой зоне буфера - время буфера можно уменьшить, если это необходимо для ускорения выпуска партии изделия.

Упрощенная методика, УББВ

Для большого количества производственных предприятий ограничением предприятия в целом являются не производственные мощности, а рыночный спрос. Производственные мощности в этих компаниях позволяют выпускать больше, чем требует рынок. В такой ситуации, когда производственные возможности превышают потребности в производстве - методику «барабан-буфер-веревка» можно упростить. Эту упрощенную методику принято называть «упрощенный Барабан-буфер веревка», УББВ.

В обычной методике ББВ ограничением является барабан, соответственно все производственные мощности до него можно не планировать детально, т.к. они с запасом успеют выполнить необходимые операции до передачи производства на барабан. В случае, когда ограничение (рыночный спрос), расположено за рамками производство - всё производство можно не планировать детально, а управлять им как общим буфером, контролирующим своевременный выпуск из производства.

Таким образом, в методике УББВ предлагается не планировать производство в рамках периода, т.к. известно что производственные мощности могут с запасом выполнить производственный план. В УББВ необходимо только проконтролировать, что производство, обладающее избыточной мощностью, будет закончено к указанному сроку. Поэтому, в УББВ контроль производства сводится только к контролю статуса буфера, аналогично его контролю в ББВ. Задачей планирования в УББВ является только определение размера буфера: достаточно большого, чтобы обеспечить своевременный выпуск продукции, и не слишком большого, чтобы не завышать общие сроки производства.

Как и в случае с ББВ, в методике УББВ следует контролировать частоту попадания буфера в красную зону. Если это происходит часто - порядок действий должен быть следующим:

Необходимо изучить причины попадания в красную зону буфера.
Если причина во внутренних проблемах самого производства - следует их устранить.
Если причина в малом времени буфера и рыночный спрос позволяет его увеличить (т.е. большее нормативное время производства не приведет к снижению спроса) - следует выбрать время буфера с большим запасом.
Если время буфера невозможно увеличить и причина задержек в малом запасе производственных мощностей, относительно потребностей в готовой продукции - возможны два варианта действий:

В ситуациях, когда производительность всех участков производства приблизительна равна - потребуется увеличить производственные мощности (если важно снизить риск возможного срыва производства).
В случае наличия рабочего центра с пропускной способностью заметно меньше, чем у других РЦ - следует перейти к методике ББВ, т.к. она позволяет добиться оптимального производственного планирования и большей точности контроля производства.

Дополнительная литература

В рамках данной статьи невозможно полностью раскрыть все аспекты теории ограничений и перечислить все ситуации, в которых она может быть применима. Для более полного её понимания предлагаем следующие книги:

Элияху Голдратт «Цель»,
Детмер, Шрагенхайм «Производство с невероятной скоростью»,
Детмер «Теория ограничений Голдратта».

Теория ограничений в функционале 1с:erp.

Для поддержки теории ограничений и методик ББВ и УББВ функционал управления производством предлагает следующий порядок работы:

На каждом этапе производства может быть выделено узкое место - ключевой вид рабочих центров , для которого указывается информация о его удельной производительности. Для всех работ, выполняющихся перед ним и после него - задается обобщенное время выполнения, за которое они могут быть выполнены - буферы.
Время выполнения производства на каждом этапе определяется как время обработки всех изделий на ключевом виде рабочих центров, плюс время буферов до и после. Для расчета времени обработки изделий на ключевом виде рабочих центров - учитываются разные параметры его функционирования: удельная производительность, расписание работы, кратность выпуска, возможность одновременной обработки разных изделий в условия синхронного и асинхронного начала обработки различных изделий (примеры - высокотемпературные печи и сушильные камеры, соответственно).
На каждом этапе производства может быть составлено детальное расписание барабанов, чтобы оптимизировать их работу (например, сократить число переналадок). Контроль буферов по каждому производственному заданию (маршрутному листу) может выполняться по светофорной системе, согласно методике ББВ. Альтернативно контроль производства в рамках этапа может идти по методике УББВ.

Возможны ситуации, когда для производства разной номенклатуры требуется разное соотношение времени обработки на разных рабочих центрах, т.е. для одной продукции требуется больше времени на одном РЦ, а для другой - на другом РЦ. В таких случаях в этапах производства в программе можно задать несколько видов рабочих центров, и необходимое время их работы для выпуска одной партии продукции. Узкое место в каждом интервале планирования программа определит автоматически, в соответствии с тем, какой из видов РЦ будет работать на пределе своей мощности в данном интервале.

Разделение производства на этапы

Система планирования и контроля производства в ERP построена не только для оптимизации пропускной способности производства. Она также направлена на решение других задач: разграничение зон ответственности сотрудников, контроль промежуточных результатов производства (в т.ч. для учета затрат) и т.п. Различные задачи имеют противоречивые цели.

Так, с точки зрения оптимизации производительности желательно определить единственное узкое место всей производственной цепи.

С точки зрения организационного контроля производства и других аспектов планирования:

Нежелательно объединять в общий производственный буфер операции, выполнение которых происходит в разных цехах, т.к. непонятно кто будет нести ответственность при несвоевременном выполнении операций в буфере.
Для длительного производственного процесса может быть необходимо установить промежуточные точки, к которым необходимо передать в производство дополнительные материалы. Передача материалов к самому началу производства может быть связана с заморозкой оборотных средств ради слишком ранней поставки, такая передача может задержать старт производства в связи с необходимостью ожидания материалов от поставщика. Могут быть и другие причины.
Теория системных ограничений предполагает сведение к минимуму накоплений больших партий продукции для передачи на следующий этап производства, т.к. такие укрупнения партий обработки могут быть полезны, в общем случае, только для ускорения работы узкого места. Но при территориальном разнесении разных производственных цехов будет слишком расточительно перемещать между ними отдельно каждую заготовку изделия. С точки зрения экономии издержек - рациональнее планирования подготовку определенной партии продукции в первом цехе и транспортировка партии целиком. Таким образом, планирование производства во втором цехе должно вестись от времени поступления партии продукции из первого цеха.

Таким образом, т.к. у управления производством есть множество дополнительных целей и задач, то для их решения приходится разделять производство на этапы и устанавливать контрольные временные точки, в которые должно начинаться или заканчиваться выполнение каждого этапа. Каждый этап производства рассматривается как независимая производственная система, для которой создается и контролируется план производства. Для планирования производства на каждом этапе используется логика планирования теории системных ограничений: оценивается максимальный объем производства на узком рабочем месте данного этапа. Для контроля плана выполнения производства - используется методика ББВ, где барабан определяется как узкое место данного конкретного этапа.

Подводя итог возможностям ERP по разделению производства на этапы, можно сказать следующее:

При необходимости максимизации выпуска любой ценой и отсутствии других ограничивающих условий для производства - можно обозначить всё производство единым этапом, найти на нём самый медленный участок и планировать производство по максимальному теоретическому объему выпуска.
Для сложных производств невозможно выделить единственное узкое место и подчинить его максимальному использованию все остальные процессы: не менее важными являются задачи планирования поставок материалов, снижения стоимости за счет объединение партий транспортировки между этапами, повышение управляемости за счет разграничения зон ответственности. Для решения всех этих задач необходимо рассматривать производство как череду отдельных этапов, планирование которых должно вестись независимо. Уже при планировании и контроле отдельного этапа - можно полностью использовать все принципы теории системных ограничений. Вид рабочих центров - рабочие центры, обладающие одинаковыми производственными возможностями (но, возможно, разной производительностью). Т.к. для планирования производства всё равно на каком из одинаковых РЦ будет выполняться производство - указывается вид РЦ.

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

Что такое Теория ограничений:

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

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

Где применяется TOC?

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

Какие возможности дает применение Теории ограничений?

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