Управление производством

Управление производственным потоком. Применение Теории ограничений на машиностроительных предприятиях

Несмотря на то, что каждый менеджер знает состояние и окружение (или по терминологии Теории ограничений – существующую действительность) системы, в которой он работает, все согласятся, что управлять производственной средой нелегко. Количество факторов, которые менеджеры должны учитывать при принятии решений, настолько велико, что часто менеджмент воспринимается как искусство.
2 сентября 2010

Каковы главные факторы, определяющие управленческий процесс в производственной среде?

  • Тип производственной среды – производство на заказ или производство на склад.
  • Тип производственного потока.
  • Профиль производственных мощностей.

Управление производством – это управление потоком. Другими словами, это управление движением заказа таким образом, чтобы он двигался по потоку быстро и гладко, не вызывая заторов и не простаивая в бесконечных очередях. Графически производственный менеджмент можно представить рисунком.

Производственный менеджмент охватывает все действия, связанные с движением заказа от запуска материалов в производство до готовности к поставке заказчику. При этом готовая продукция должна быть изготовлена в соответствии с обещанными клиенту датами поставки, в необходимом количестве, надлежащего качества и соответствовать техническим требованиям.

Задача управления потоком – обеспечить соответствие между сырьевыми материалами и станками и ресурсами, требующимися для их обработки.

Поток существует в производстве по своей природе. Когда операторы и рабочие производственных подразделений приходят на работу, они должны произвести с материалом, ожидающим обработки, требуемые технологические операции. С каждой выполненной операцией материал перемещается ближе к концу процесса и постепенно достигает зоны готовой продукции. В Японии при описании производственного потока часто используют аналогию потока воды.

На производстве поток движется до тех пор, пока вдруг не возникают препятствия, мешающие естественному течению. Мы называем их «Мерфи» – в самый неподходящий момент что-то пошло не так: сломался станок, оператор не вышел на работу, поступившее сырье оказалось непригодным для обработки, таможня задержала компоненты, компьютерная система ошибочно показала наличие требуемого незавершенного производства, и так далее.

Обычная практика состоит в том, что руководители производства различных уровней ежедневно, а иногда и по нескольку раз в день проводят совещания, направленные на устранение негативных последствий Мерфи. Усилия, внимание и время руководства, уходящие на это, настолько велики и напряжение настолько высоко, что директор производства одного машиностроительного завода как-то назвал это «битвой за металл».

Решение Теории ограничений для производства – это решение для систематичного управления потоком, которое включает в себя несколько взаимодействующих механизмов:

  • запуск материалов в производство (время и количество) в соответствии с началом установленного буфера времени;
  • установление приоритетов в движении заказов в соответствии с тем, в какой зоне буфера находится заказ;
  • назначение ресурсов на выполнение работ в соответствии с приоритетами;
  • раннее оповещение об опасности опоздания заказа;
  • анализ и инициация систематичных улучшений;
  • своевременное выявление ресурсов с ограниченной мощностью.

Внедрение этих механизмов дает быстрые и стабильные результаты – резкое улучшение выполняемости заказов в срок, часто существенное сокращение сроков выполнения заказов, значительное сокращение незавершенного производства, сфокусированное управленческое внимание, высокая управляемость потоком.

То, что мы предлагаем в этой статье, это решение.

В ТОС есть очень важный вопрос: если ЭТО (нечто, то, что предлагается) является решением, то, что тогда является проблемой?

До того, как перейти к деталям решения ТОС для управления производственным потоком на машино- и приборостроительных предприятиях, давайте посмотрим на существующую действительность этой отрасли.

Большинство приборо- и машиностроительных компаний работают в среде «производство на заказ» – заказчик размещает конкретный заказ на конкретную продукцию, указывая при этом требуемое количество и дату поставки. Для производственных подразделений это самый удобный тип поставки, конечно, в том случае, если рынок готов принять предлагаемое время реакции компании.

Изготовление оборудования или приборов проходит три основных стадии:

  1. Разработка.
  2. Производство и закупка всех необходимых деталей.
  3. Сборка и (обычно) испытания.

Совокупность этих трех стадий определяет, сколько времени уйдет у предприятия для поставки готовой продукции конечному пользователю.

Период времени, требуемый для каждой стадии, довольно долог и подвержен серьезным статистическим колебаниям. В результате время реагирования на заказ от клиента долго и ненадежно. Несмотря на то, что производители пытаются повысить уровень своей надежности за счет удлинения предлагаемых сроков исполнения заказов, выполняемость в срок, как правило, очень низка. Обе эти проблемы – долгий срок исполнения заказов и ненадежность выполнения заказов в срок – типичны. Только небольшое количество компаний в каждой отрасли демонстрируют стабильную надежность выполнения в срок при относительно коротких сроках выполнения заказов. Необходимо отметить, что многие из таких выделяющихся на общем фоне компаний управляют производством, инжинирингом и разработкой новых продуктов по Теории ограничений.

В понимании ТОС два основных показателя деятельности приборо- и машиностроительных предприятий – это уровень выполнения заказов в срок и сами сроки выполнения заказов. Низкий уровень выполнения в срок и долгие сроки создают проблемы как для заказчиков, так и для производителей. Чтобы получить более короткие сроки, заказчики часто «нажимают» на производителя, угрожая отдать заказ конкурентам. Боясь потерять клиента, производители соглашаются на сроки, в их понимании «нереальные», так как они сами во многом зависят от своих поставщиков, а у тех тоже долгие сроки и низкий уровень выполнения в срок. Угроза штрафных санкций за несвоевременное выполнение заказа вынуждает производственников предпринимать дорогостоящие действия для предотвращения или сокращения опоздания. Постоянное «тушение пожаров», проталкивание горящих заказов, стресс и хаотичность – это реальность большинства машино- и приборостроительных компаний. 

Почему различные предприятия в разных странах страдают от тех же самых проблем? И почему, несмотря на развитие информационных технологий, эти проблемы остаются постоянными.

Дело в том, что эти проблемы присущи самому типу потока, характерному для машино- и приборостроительного производства. Типов потока четыре: V, A, T, I – в соответствии с латинскими буквами. Машино- и приборостроение – это поток А-типа.

Иногда конечный продукт имеет высокий уровень сложности и требует нескольких уровней сборок (и испытаний) до финальной сборки и полных интегрированных испытаний. Детали и компоненты проходят различные маршруты, производятся несколькими цехами или даже различными предприятиями-субподрядчиками. Название игры – синхронизация! Это требует высокого уровня синхронизации. Все детали и компоненты должны прибыть на различные сборки к тому времени, когда они там нужны. Без полной укомплектованности сборка невозможна. Именно поэтому все усилия менеджмента направлены на недостающие детали и компоненты. Иногда на производстве их называют «дефицитом». Проталкивание «горящих» партий для опаздывающих сборок вызывает опоздание других деталей к своим сборкам, они становятся «горящими», их проталкивают, из-за этого опаздывают другие детали и так далее. Это похоже на то, как собаки крутятся волчком в попытке ухватить собственный хвост.

Вышеперечисленные проблемы потока А-типа усугубляются внутренними правилами, которые очень часто направлены на достижение наибольшей локальной эффективности каждого ресурса. Среди традиционных подходов: запуск больших партий для минимизации затрат на единицу продукции, поиск работы для малозагруженных станков и т.д.

Приведенная логическая диаграмма показывает, как общепринятые управленческие политики в сочетании с характерными особенностями А-потока приводят к целому ряду болезненных производственных проблем.

MRP II (Manufacturing Resource Planning) – планирование производственных ресурсов – на протяжении многих лет пытается решить проблему синхронизации путем определения дат сдачи каждой детали и каждого уровня (подсборки) для всей структуры (BOM – Bill of Materials) машины или прибора. Однако как только производственный план переходит в фазу исполнения, он очень быстро перестает отражать реальность. И его либо постоянно меняют, либо просто не используют. Управление ведется путем ежедневных совещаний, на которых решается, что и сколько производить (что опять говорит о том, что план очень быстро устаревает и не годится для управления). 

Существует связь между низким уровнем выполнения заказов в срок и длительными сроками выполнения. Когда заказы опаздывают, производство стремится запускать новые заказы как можно раньше в надежде, что более ранний запуск даст заказам больше времени, и они смогут избежать опоздания. Однако увеличение открытых заказов в потоке увеличивает «заторы», приводит к увеличению времени, которое заказы проводят в производстве, и не решает проблему с опозданием.

В большинстве случаев производственный менеджмент машиностроительных предприятий надеется, что существующие проблемы можно решить путем создания еще более детализированного планирования работ вплоть до каждого рабочего места. Однако это часто не является ни возможным, ни практичным. В любом случае опыт показывает, что это не является решением.

Анализ ТОС для понимания того, каким образом существующая производственная действительность вызывает низкий уровень выполнения заказов в срок, показывает, что ключевая проблема состоит в том, каким образом ведется производственное планирование и контроль над исполнением плана.

В области планирования проблема заключена в применении на каждом уровне промежуточных дат готовности деталей и сборок.

В области контроля над исполнением плана проблема состоит в том, что в основе управления производственным потоком лежит стремление улучшить локальную эффективность и паника тогда, когда заказ уже опоздал.

Решение ТОС направлено на то, чтобы сначала значительно улучшить и стабилизировать уровень выполнения заказов в срок и затем контролируемым образом сократить сроки исполнения заказов и сохранить высокий уровень выполнения в срок.

Решения ТОС для среды «Производство на заказ» в области планирования:

  • концепция производственного буфера;
  • единая система приоритетов – цветовые зоны.

В области контроля над исполнением плана:

  • механизм назначения ресурсов на работу в соответствии с приоритетом рабочего заказа (в соответствии с цветовой зоной);
  • механизм раннего оповещения об угрозе опоздания, позволяющий предпринять своевременные восстановительные действия.

Производственный буфер (ПБ) – это предписанный период времени, который должен пройти от запуска материала в производство до момента, когда готовая продукция должна быть готова для отгрузки заказчику (известен как производственное время исполнения заказа). Механизм запуска материала дает цеху инструкцию и разрешение начать работу над производственным заказом в предписанное время и не ранее.

Размер ПБ делится на три равные части – зоны буфера. Каждая зона имеет свой цвет. Первая треть буфера – зеленая зона, вторая – желтая, последняя – красная.

Производственный буфер можно сравнить с песочными часами, которые в фазе исполнения наглядно показывают, сколько времени уже прошло и сколько осталось до того, как заказ клиента должен быть завершен. Время начинает «бежать» с момента, в который, согласно предписанию, нужно запустить производственный заказ в работу, вне зависимости от того, началась ли фактическая работа над ним или нет.

В фазе исполнения начало буфера означает начало «проникновения в буфер» (также используется термин «потребление из буфера»). Проникновение в буфер измеряется в процентах и вместе с цветовым кодом зоны указывает на срочность и приоритетность каждого рабочего заказа.

Красный цвет имеет более высокую срочность, а значит, более высокий приоритет, чем желтый, а желтый – чем зеленый. Таким образом, в фазе исполнения зеленые заказы будут двигаться по производственному потоку, уступая дорогу красным и желтым заказам. До тех пор, пока не пройдет 1/3 предписанного им возможного времени пребывания в потоке и они не станут желтыми и получат преимущество перед зелеными.

Переход заказа в красную зону – это сигнал к немедленным действиям по «проталкиванию» заказа. Поэтому размер красной зоны должен быть длиннее, чем минимально необходимое производственное время для изготовления заказа. Это минимальное время рассчитывается без учета времени ожидания заказа станков (так, как если бы заказ «пролетал» по всему потоку и все станки ожидали бы его прибытия и немедленно брали его в работу) и без учета ожидания прибытия на сборку других деталей.

Размер (или длина) ПБ крайне важен, поскольку он напрямую определяет время реакции предприятия на потребности клиентов, а также объем незавершенного производства и, следовательно, связанных в НЗП средств. При определении размера буфера учитываются два основных фактора:

  1. Для того чтобы обеспечить хорошее время реагирования, ПБ должен быть коротким.
  2. В то же время размер ПБ должен быть реалистичным. Необходимо учесть время, которое заказ проведет в очередях, ожидая, пока освободятся необходимые ресурсы или пока прибудут на сборку другие детали.

Как правило, разные семьи продуктов будут иметь разную длину буфера. Мы очень не рекомендуем создавать большое количество буферов разной длины. Обычно трех-четырех размеров буферов (например, 20 дней, 30 дней, 45 дней) достаточно, чтобы охватить весь спектр продукции, выпускаемой предприятием. В любом случае, необходимо помнить, что для большинства производственных сред машинное время (то время, когда заказ физически обрабатывается) составляет не более 10% от времени, в течение которого заказ находится на производстве. 90% времени заказ просто проводит в очередях. Поэтому не имеет смысла пытаться быть очень точным при определении размера буфера. Общая рекомендация – размер ПБ должен быть не менее чем три размера красной зоны и не менее половины существующего на настоящий момент (до внедрения ТОС) времени производственного исполнения заказа.

Когда план переходит в фазу исполнения, все производственные заказы получают физическое обозначение приоритета в зависимости от статуса буфера заказов клиентов, в которые они входят. Красные заказы не только имеют естественное преимущество перед желтыми и зелеными в получении ресурсов (станков и операторов), но по сути дела являются сигналом раннего оповещения о реальной опасности опоздания. О реальной опасности – потому, что у заказа остается менее одной трети всего отведенного заказу времени. Раннего оповещения – потому что, как вы помните, размер красной зоны должен быть длиннее минимально необходимого производственного времени для изготовления заказа. Поэтому переход заказа в красную зону – это сигнал к тому, что необходимы срочные действия производственных менеджеров. Такие действия могут включать вывод смены на сверхурочную работу, назначение большего, чем планировалось, количества станков на данный заказ, передачу части заказа на срочный субподряд (если это возможно) и т.д. Задача всех этих действий – не допустить опоздания красного заказа. Количество красных заказов не должно превышать 10% от общего числа открытых заказов. Это гарантирует фокусирование управленческого внимания и управляемость потоком.

Если случается так, что в дату, запланированную к отгрузке клиенту, заказ еще не вышел из производства, он получает черный цвет, более 100% проникновения в буфер и самый высокий приоритет.

То, что мы описали выше: система цветовых приоритетов, соответствующее назначение ресурсов и восстановительные действия – это Управление буфером (УБ) в фазе исполнения производственного плана. Кроме того, ПБ является важным механизмом для непрерывного улучшения производственных процессов. Каждый раз, когда заказ пересекает границу цветовой зоны, в файле УБ указывается, что ожидает данный заказ на этот момент. Это может быть ресурс, оснастка, испытательное оборудование и т.д. Последующий статистический анализ этих данных дает информацию о тех местах в потоке, которые создают проблемы. Полученная информация позволяет проводить сфокусированные инициативы по улучшению.

Кроме этого механизм управления буфером выполняет еще одну важную функцию – помогает увидеть ресурсы, которые начинают создавать проблемы в потоке из-за нехватки мощности и заблаговременно планировать профиль требуемых мощностей.

В данной статье мы только кратко описали основные механизмы решения ТОС для управления потоком в среде «Производство на заказ». Полное решение включает в себя 8 компонентов – «инъекций» в терминологии ТОС. Каждая инъекция содержит:

  • конкретные шаги;
  • их обоснование;
  • проверку на возможные побочные негативные эффекты;
  • при выявлении таковых – их отсечение;
  • управленческие и технические процедуры;
  • мини-план внедрения каждой отдельной инъекции.

Все мини-планы внедрения сводятся в общий план последовательного внедрения всего решения.

Авторы статьи продолжат знакомить читателей с методами и инструментами ТОС в следующих номерах журнала.

Об авторах

Одед Коуэн

Международный директор Gold-ratt Schools. Более 30 лет своей профессиональной жизни Одед Коуэн работает совместно с д-ром Эли Голдраттом по развитию и применению методов Теории ограничений (ТОС) для управления производством, цепями поставки и проектами в различных странах мира. Признанный международный эксперт ТОС и автор многочисленных статей по управленческим инструментам и управлению операционными процессами и проектами. Соавтор книги «Деминг и Голдратт» («Deming and Goldratt»), автор книги «Постоянно улучшать» («Ever Improve») – руководства по управлению производством.

Елена Федурко

Региональный директор Goldratt Schools по России и русскоговорящим регионам.

Работает в области Теории ограничений более 10 лет. С 2005 г. активно сотрудничает с Goldratt Schools в качестве тренера и эксперта ТОС. Разрабатывает учебные материалы по Теории ограничений, проводит тренинги и оказывает поддержку при внедрении ТОС в различных странах мира. Автор статей по вопросам внедрения ТОС.