Теория ограничений барабан буфер веревка. Метод "барабан-буфер-веревка" (dbr). В кратком виде метод включает в себя

Теория ограничений - популярная методология управления системами в различных видах деятельности, разработанная в 1980-е годы Элияху Голдраттом и базирующаяся на поиске и управлении ключевым ограничением системы, которое предопределяет успех и эффективность всей системы в целом. Основной особенностью методологии является то, что делая усилия над управлением очень малым количеством аспектов системы, достигается эффект, намного превышающий результат одновременного воздействия на все или большинство проблемных областей системы сразу или поочерёдно.

Подход теории ограничений основан на том, чтобы выявлять это ограничение и управлять им для увеличения эффективности достижения поставленной цели (для бизнеса ускорение и увеличение генерации прибыли). Где эффективность – это скорость достижения цели с минимально возможными затратами и без урезания цели по содержанию. Методологически теория ограничений включает в себя ряд логических инструментов, позволяющих найти ограничение, выявить стоящее за ним управленческое противоречие, подготовить решение и внедрять его с учетом интересов всех заинтересованных сторон. Нацеленность на конечный результат позволяет добиваться чрезвычайно быстрых результатов (для бизнеса 2-3 месяца), нацеленность на взаимовыгодные решения позволяет повышать уровень взаимодействия и мотивацию персонала. Элияху Голдратт разработал и опубликовал прикладные решения Теории ограничений для операционных процессов и управления производством, управления финансами и формирования показателей, управления проектами (разработка новой продукции, строительство), логистики и всей цепи поставок, маркетинга, всех видов продаж, управления персоналом, формирования тактики и стратегии развития системы.

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

Метод «барабан - буфер - верёвка»

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

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

Метод барабан-буфер-веревка основан на анализе оборачиваемости запасов и ее соотношения с оборачиваемостью дебиторской и кредиторской задолженности.

Барабан – это образное выражение. Символ, который говорит о том, что необходимо поддерживать определенный ритм производства, единый с ритмом получения денег от покупателей и оплаты поставщикам; по сути идет речь об управлении продолжительностью финансового цикла.

Буфер – также образное выражение, суть которого в необходимости нормирования запасов, расчета величины дефицита и излишков по каждой номенклатурной позиции;

Веревка – еще один символ, суть которого в визуализации и маркировке отклонений от норм, формировании сигналов и оповещений при появлении таких отклонений.

Управление запасами на основе метода барабан-буфер-веревка легко осуществить в Excel с использованием финансовых моделей.

Мыслительные процессы

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

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

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

Критерии проверки логических построений

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

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

Примечания

Литература

Эли Шрагенхайм. Теория ограничений в действии: Системный подход к повышению эффективности компании = Management Dilemmas. - М. : Альпина Паблишер , 2014. - 286 с. - ISBN 978-5-9614-4727-9 .
Элияху М. Голдратт , Джефф Кокс. Цель. Процесс непрерывного совершенствования = англ. The Goal: A Process of Ongoing Improvement . - Минск: Попурри, 2009. - 496 с. - 7000 экз. - ISBN 978-985-15-0641-1 .
Элияху М. Голдратт , Джефф Кокс. Цель. Процесс непрерывного улучшения. Цель-2. Дело не в везенье =

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.

Согласно теории ограничений, предложенной Э.Голдраттом, в каждом производстве можно выделить сравнительно небольшой перечень рабочих центров, являющихся узкими местами, производительность которых ограничивает производительность всего производства в целом. Для достижения максимальной производительности производства эти узкие места должны быть по возможности расширены и использованы максимально эффективно.

Метод "Барабан-буфер-веревка" Теории ограничения систем ТОС Э. Голдрата в : Общее описание

Конкретные шаги по оптимизации производства с учетом его узких мест объединены в методику, известную как “Барабан-буфер-веревка” или DBR (Drum-Buffer-Rope). Основные шаги по использованию методики:

рабочие центры, являющиеся узкими местами. Методика называет эти узкие места барабанами ;
обеспечить наиболее эффективную загрузку барабанов. Для этого следует точно распланировать их работу, составить расписание работы этих барабанов, исключающее простои;
подчинить выполнение работы на прочих рабочих центрах работе барабана. Время производства на рабочих центрах, стоящих в процессе производства перед барабаном, методика называется буфером . Работа в буферах должна начинаться заранее, за указанное время до запланированного времени начала работы барабана. Длительность буфера должна быть выбрана с таким расчетом, чтобы работы в нем были обязательно выполнены до времени работы барабана. Таким образом, буфер должен страховать барабан от простоев.

Для поддержки методики “барабан-буфер-веревка” (далее ББВ) функционал управления производством предлагает следующий порядок работы:

все производство разбивается на этапы. Выделение этапов не является следствием методики ББВ, но оно может быть необходимо для других целей, например выделения частей производства, выполняющихся на разных территориях;
на каждом этапе выделяется ключевой рабочий центр данного этапа - его барабан. Для барабана указывается точная информация о его производительности. Для всех работ, выполняющихся перед ним и после него, задается обобщенное время выполнения, за которое они гарантированно будут выполнены, - буфер ;
планирование графика производства выполняется на базе информации из этапов производства. Таким образом, для планирования производства не требуется детальная информация о производительности всех рабочих центров: достаточно знать производительность ключевых рабочих центров и время работы в буферах; в процессе производства контролируется статус выполнения работы в буферах перед ключевыми рабочими центрами.

Советы по использованию методики “Барабан-буфер-веревка”

Один из наиболее эффективных подходов к поиску узких мест - посмотреть, перед какими рабочими центрами скапливаются заготовки, ожидающие обработки.
Контроль качества может быть целесообразно расположить перед “барабаном”. В этом случае узкое место будет обрабатывать только заведомо качественные заготовки и его неэффективная работа будет исключена.
Следует постоянно следить за производством и контролировать изменение состава его узких мест. Новые узкие места могут выявляться при оптимизации загрузки узких мест, выявленных ранее.
Должны быть приняты все возможные меры, чтобы “барабан” не простаивал и работал эффективно.
По возможности производительность “барабана” должна быть увеличена, т.к. это увеличивает производительность всей системы.

Литература по методологии ТОС Теории ограничения систем.

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

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

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

Энциклопедичный YouTube

1 / 3

✪ Теория ограничений Голдратта. Дерево будущей реальности (ДБР)

✪ Голдратт Давайте мыслить глобально Теория ограничений

✪ Открытый семинар: Теория ограничений Голдратта

Субтитры

Метод «барабан - буфер - верёвка»

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

Мыслительные процессы

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

Критерии проверки логических построений

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

Примечания

Литература

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

Лисин Н.Г., Одиноков С. И.

Всем известно, что в типовом решении 1С:ERP реализована революционная методика планирования производства. Но как она соотносится с классическими методиками MRP, APS, ТОС (ББВ)?

Правда ли, что 1С:ERP использует методы теории ограничений ТОС («Барабан-буфер-веревка» )?

Попробуем ответить на этот вопрос, не перегружая читателя тоннами выкладок, формул и прочих теоретических изысканий, как это принято в учебниках.

Рассматривать будем только межцеховое планирование (так называемый уровень «глобального диспетчера»); внутрицеховое планирование и управление партиями запуска-выпуска (маршрутными листами) в этой статье не затрагиваем.

Прежде чем приступить к обсуждению этого вопроса, вкратце напомним, в чем суть, преимущества и возможная область использования методов расчета сквозных межцеховых графиков производства MRP/CRP, APS, ББВ (ТОС, DBR).

MRP/CRP/RCCP (Material Requirements Planning, Capacity Requirements Planning, Rough-Cut Capacity Planning )

График межцеховых передач изделий рассчитывается от плановой даты выпуска изделия по заказу назад во времени (справа -> налево ). При этом программа исходит из структуры дерева продукции (дерево конечной продукции разворачивается назад во времени простым разузлованием) и суммарного времени выполнения всех операций над полуфабрикатами (компонентами) в цехах.

На каждый интервал времени (день, смена) программа записывает, какие производственные мощности нужны для выполнения каждого заказа (в этом состоит методика CRP). Потребность фиксируется «постфактум», вне зависимости от доступности в процессе планирования – другими словами, есть ли в смене (дне, неделе) доступное время работы оборудования с учетом ремонтов и занятости на других заказах.

Можно сделать так, что записываться будут потребности во времени работы только тех мощностей, которые признаны логистами потенциально узкими местами. Это позволит не перегружать систему информацией (методика RCCP ).

Также в системе CRP/RCCP содержится информация о доступном фонде времени работы производственных мощностей в каждом интервале, а именно:

время работы видов рабочих центров (ВРЦ , групп однотипного оборудования) с учетом остановки на ремонты,
и время работы трудовых ресурсов (работников) по цехам c учетом отпусков и больничных.

После того как все заказы распланированы по межцеховым перемещениям, логистсмотрит отчет – сопоставление требуемой планом потребности во времени работы мощностей (поинтервально) и доступного фонда времени работы мощностей.

Дефициты времени работы мощностей и трудовых ресурсов выявляются поинтервально:

Дефицит мощности на интервал = Суммарная потребность во времени работы мощности по всем заказам на интервал – Доступный фонд времени работы мощности на интервал

Положительное значение – дефицит
Отрицательное значение – профицит (избыток мощности).

Если есть дефицит хотя бы в одном интервале, то условно считается, что вся совокупность заказов неисполнима. В таком случае производят соответствующие манипуляции с датами выпуска заказов (смещение в будущее для разгрузки производства) и их дальнейшее перепланирование с тем, чтобы сбалансировать загрузку и устранить дефициты.

Таким образом, методика MRP/CRP/RCCP позволяет увидеть дефициты мощностей «постфактум» после процедуры планирования, но не предлагает выполнить распределение заказов по оси времени, чтобы эти дефициты устранить. Такая разводка заказов по датам делается логистами вручную на основании их опыта и приоритетов заказов. Далее все заказы перепланируются и снова проверяются на наличие дефицитов.

Таких итераций может быть несколько; они осуществляются до тех пор, пока график производства не станет хотя бы приблизительно сбалансирован по мощностям (т.е. не будут устранены все дефициты).

Задача расчета возможной даты выполнения нового заказа решается крайне приблизительно - график и потребные мощности нового заказа накладываются на уже рассчитанную поинтервально загрузку мощностей по имеющимся заказам. Затем логисты проверяют, какая новая загрузка мощностей получилась, и не вышла ли она за пределы доступного фонда мощностей:

если нет, дата заказа признается исполнимой,
если да , логист подбирает такую дату выпуска по новому заказу, чтобы суммарный график производства был исполним; если заказ важный, то другой заказ можно вручную отодвинуть во времени вперед, тем самым освободив место для нового заказа.

Такая схема не вызывает особых проблем, если, исходя из принятых заказов клиентов, производство по мощностям загружено не более, чем на 70% . Иначе говоря, «главное продать, а произвести всегда сможем». Неточность планирования сглаживается оставшимися 30% доступного времени работы мощностей.

Задачи оптимизации загрузки, минимизации НЗП и переналадок решают локальные цеховые диспетчера “на местах” согласно своему чутью и опыту – для этого у них есть пространство для маневра, так как график производства “дырявый” и он не загружает на 100% мощности в горизонте планирования.

Это нормальная ситуация на предприятиях, где ограничением объема продаж за любой период является рынок, а не производство, что влечет за собой постоянную недозагрузку производства.

Другое дело, если ограничением продаж за период является производство, либо мощности производства примерно соответствуют среднему объему заказов клиентов за период. Сразу надо сказать, что такая ситуация, возможно, говорит о несбалансированности предприятия с рынком, а также наличии серьезных проблем с точным планированием производства с максимально плотной его загрузкой, которая позволяет выполнять как можно большее количество заказов за период.

При сезонном характере спроса планирование может быть выстроено не оптимально: в сезон низкого спроса производство недогружено, а в сезон высокого спроса - аврал.

Поскольку в таких ситуациях выполняется планирование с максимально плотной загрузкой производства, такое планирование рискованно, так как всегда есть вероятность не выполнить заказ в срок из-за, например, поломки оборудования или брака. Сложно оптимизировать производство, укрупнять партии и минимизировать переналадки, возможна «нервозность», авральность производства. Интересы производственников (оптимизировать производство и работать ритмично) начинают противоречить интересам коммерсантов (продать как можно больше и быстро выполнять срочные заказы, в том числе на новые виды продукции).

Для полноты изложения отметим, что при более пристальном рассмотрении вопроса методология CRP распадается на два подраздела:

RCCP (Rough-Cut Capacity Planning ). Предварительное планирование производственных мощностей. Процедура быстрой проверки дефицитов нескольких ключевых мощностей (потенциально «узких» мест). Смысл выделения этой процедуры только в высокой ее скорости, так как проверяются не все мощности, а очень ограниченный их перечень.

FCRP (Finite Capacity Resource Planning ). Окончательное планирование производственных мощностей. Процедура проверки дефицитов всех производственных мощностей.

APS (Advanced Planning and Scheduling)

В ситуации, когда потенциальным ограничением продаж продукции является производство, решением (достаточно относительным) является метод APS.

Главное отличие APS от MRP/CRP заключается в следующем: при расчете графика межцеховых передач полуфабрикатов программа опускается до технологических операций и планирует операции на конкретные единицы оборудования, захватывая время их работы. Продвинутые APS-системы захватывают также время работы персонала и прочие ограничения производства (время работы оснастки и т.д.).

Самый первый и приоритетный заказ захватывает время работы мощностей из доступного фонда времени работы мощностей. Следующий заказ захватывает то, что осталось от первого и так далее, пока не будут распланированы все заказы.

При поступлении нового заказа его можно поставить в конец очереди -он захватит те мощности на временной оси, которые остались от всех имеющихся заказов. А можно его «втиснуть» в середину очереди - он опять же захватит те мощности на временной оси, которые остались от всех имеющихся заказов, стоящих в очереди перед ним, но не будет учитывать мощности заказов, стоящих в очереди после него. В этом случае, разумеется, требуется перепланирование всех заказов, стоящих в очереди позже.

Чтобы захватить время работы мощности, программа анализирует временную ось и ищет свободное время работы мощностей, оставшееся после плановых ремонтов и других, более приоритетных заказов. При этом программа старается соблюдать критерии оптимизации производства - она минимизирует время переналадок, размер НЗП, максимизирует партии передаваемых изделий, снижает себестоимость производства и т. д.

Можно сказать, что APS-система строит сквозное (по всем цехам) пооперационное расписание работы оборудования для выполнения заказа на уровне глобального диспетчера, снимая эту задачу с цеховых диспетчеров.

Планирование может производиться:

Справа-налево (операции назначаются на временную ось как можно позже, туда, где есть свободное время мощностей). Минусы: срыв графика операций подразделением неминуемо приводит к просрочке даты выполнения заказа. В результате возникает необходимость перепланирования и, как следствие, смещение дат выпуска по заказам, либо сверхурочная/авральная работа. Нервозность графика, перенасыщенность дедлайнами, высокая «напряженность» производственных партий.
Слева - направо (операции назначаются на временную ось как можно раньше, туда, где есть свободное время мощностей, но не раньше даты начала производства, отмеченной в заказе). Минусы: потребности в материалах наступают раньше, чем это реально нужно для выполнения заказа. В целом, это более оптимальный режим, особенно при недозагруженном производстве и неограниченном сроке хранения продукции. Лучше начать выполнять заказ заранее, чтобы гарантированно успеть к сроку.

Как показывает схема, при планировании «как можно раньше» для выполнения заказа остается запас времени, равный разнице между датой выпуска, желаемой клиентом, и датой выпуска, рассчитанной предприятием.

Если нужно посчитать минимальную дату исполнения заказа, то наиболее эффективно эта задача решается в режиме «слева-направо». Заказ вставляется в очередь заказов (очередь на захват мощностей) и захватывает мощности, которые остались от заказов, стоящих в очереди перед ним. Поскольку этапы производства распределяются по доступным временным интервалам слева направо, программа определяет:

расчетную дату запуска заказа в производство (дата начала выполнения самого первого этапа в структуре продукта) – дату, на которую есть свободная мощность для выполнения самой первой операции;
расчетную дату выпуска по заказу – дату, которая получилась в результате последовательного захвата мощностей операциями заказа слева-направо, начиная с первой операции.

Проще говоря, при поступлении нового заказа программа старается расположить его на временной оси как можно левее - там, где есть свободное место работы оборудования (с учетом уже распланированных более приоритетных заказов) для самой первой операции по заказу. Место найдется в любом случае - это и будет дата запуска заказа. Затем ищется временная точка (свободная мощность) для следующей операции и так далее. В конце концов, программа «выходит» на последнюю операцию и также планирует ее на доступное время оборудования – это будет дата выпуска по заказу.

Казалось бы, чего еще желать? Такая система представляется идеальной. График загружает производство на максимальную мощность, производство согласно графику работает ритмично (без авралов и простоев), реализация за период выводится на максимально возможный объем, клиенты довольны – в результате точного планирования заказы выполняются в срок, моментально определяются возможные сроки выполнения заказа.

Однако не все так просто. В теории – красиво. А на практике возможны проблемы:

В результате распределения операций заказов по времени работы оборудования может (к примеру) наблюдаться следующая картина: первый заказ с выпуском на 10-е число номенклатуры Х 10 шт. распределился на три дня с запуском 7-го, а второй заказ с выпуском на 20-е число той же номенклатуры и количества запускать надо уже завтра – он распылился на двадцать дней. Диспетчеру цеха такой график может показаться странным. Зачем запускать 2-го числа, если сдавать 20-го, а цикл производства длится три дня? Такой график может получиться из-за оптимизации переналадок, а также по другим не вполне понятным диспетчеру причинам.
- Налицо неравномерное сложно пересекающееся распределение операций заказов разных приоритетов во времени, не всегда очевидное диспетчерам, а значит, существует опасность ухода диспетчеров от этого графика. Многие, вероятно, потребуют у глобального диспетчера просто дать график сдачи изделий по заказам, «а какие операции когда запускать - с этим мы сами разберемся». Все-таки на уровне глобального диспетчера (межцеховой график) сложно учесть все внутрицеховые нюансы.
Срыв исполнения в срок любой плановой операции, брак, задержка в поставке материала, болезнь работника и тому подобное приводит к каскадной невыполнимости всех последующих операций, максимально плотно распланированных во времени (именно плотно, а иначе зачем APS?). В таких ситуациях необходимо немедленно перепланировать график, так как он стал неактуальным – весь график, по всем цехам и заказам.
- Перепланирование может выполняться с разной периодичностью, например, в конце каждой смены или суток. В результате, график может перестроиться до неузнаваемости. А перестройка графика - это не только изменение требований к ближайшим переналадкам и потребности в оснастке (что «бьет» по цехам и вспомогательному производству), но и изменение расчетных дат выпуска по заказам (что «бьет» по клиентам, с которыми приходится договариваться на более поздние сроки). Все это порождает нервозность и высокую напряженность как на самом производстве, так и в отделе продаж.
APS требует точности нормативных данных, в том числе учета множества параметров производства. Данных по этим параметрам у технологов может не оказаться – зачастую они не формализованы и находятся в головах у мастеров цехов (локальных диспетчеров). Ели нюансы не учтены, график будет неисполним. Оцифровка и структуризация таких нормативных данных (пооперационных маршрутных карт) со всеми параметрами, необходимыми для расчета производственных расписаний, а также поддержание актуальности этой информации для среднего машиностроительного, приборостроительного предприятия является задачей невероятной организационной сложности!
APS – система абсолютно детерминирующая, формализующая всю работу цеха «сверху» с максимальной детальностью (вплоть до операций) с уровня глобального диспетчера (ПДО). Локальные диспетчеры исполняют график операций, спущенный сверху. Именно график операций, а не график сдачи изделий. В этом графике операций не учитываются производственные параметры, которые неизвестны программе-планировщику, но которые напрямую влияют на расчет исполнимого графика . Примеры (разумеется, это лишь малая часть):
- Токарь Иванов сегодня не в настроении и ему не нужно доверять ответственную деталь, а токаря Козлова нельзя подпускать к старому станку – у него повышенная конусность и он запорет заготовку.
- На одном из наших проектов APS – система, как оказалось, не умеет соединять станки в производственную линию как один поточный РЦ (таково требование технологии), с удалением этих станков из фонда доступной мощности. Описать эту совокупность РЦ как один РЦ тоже нельзя – для других изделий они планируются отдельно…
- Проблема с сопряженными деталями: нельзя сверлить крышку пока не просверлен корпус, хотя крышка и корпус находятся в разных ветках дерева продукции и соединяются лишь на сборке.
- Сложности возникают с передачей по кооперации на сторону или в другие цеха при нехватке мощностей.
- Печь может работать не только в синхронном, но и в асинхронном режиме. Она выводится на заданную температуру, а дальше заготовки закладываются и вынимаются не синхронно (одной загрузочной партией), а в разное время, согласно длительности термообработки каждой заготовки.
- Такие ситуации опытный локальный диспетчер разруливает без проблем, тогда как программа на это не способна. Для этого требуется искусственный интеллект. Вот почему системы, которые дают диспетчеру ориентировочный график сдачи изделий и оставляют простор для творчества при планировании операций внутри цеха, более устойчивы и менее нервозны. APS-система во многом лишает диспетчера цеха возможности маневра и самостоятельности в учете нюансов.
APS-системы основаны на сложнейшей математике – в частности, генетических алгоритмах. Самые простые APS-системы используют эвристические жадные алгоритмы. В любом случае, воспроизвести (просчитать) результаты планирования вручную невозможно, как невозможно объяснить опытному логисту, почему программа распланировала именно так, хотя есть другой, более оптимальный план. Действительно, никаких гарантий, что программа найдет в тысяче вариантов планов самый оптимальный, нет.
И наконец, посчитаем, сколько плановых операций APS-система должна планировать на месяц вперед.
- Например, 1000 заказов на готовую продукцию в месяц, по каждому – 1000 операций по всем цехам. Получаем миллион операций, которые необходимо рассчитывать, оптимизировать и записывать в базу данных, скорее всего, ежедневно, а значит на процедуру планирования при трехсменном режиме работы отводится полчаса - час.

Итак, основными недостатками APS-систем являются:

Невозможность учесть все производственные параметры для точного расчета графика. Если для MRP неточный график – это нормально, то для APS – губительно, так как подразумевает неисполнимость графика и его постоянное перепланирование. А это нервозность и неритмичность производства.
Организационная сложность в создании, оцифровке нормативной системы (спецификаций, маршрутных карт). Приведение того, что есть на предприятии, к формату, который требует APS, непрерывная поддержка актуальности этих данных.
Высокая требовательность к быстродействию и объемам хранилищ данных.

Если эти недостатки не проявляются на конкретном производстве, то APS-система является абсолютной рекомендацией к использованию.

В последнее время много говорится о том, как сложно разработать универсальную APS-систему для всех отраслей. Наиболее успешно работают узкоспециализированные APS-системы, «заточенные» под конкретные отрасли и учитывающие все особенности конкретных производств.

MES (Manufacturing Execution System)

Для полноты картины отметим еще MES-системы. Провести четкую грань между APS и MES-системой не всегда просто. Этой теме посвящено множество исследований.

Например, APS-систему можно условно считать MES-системой, если все предприятие состоит из одного цеха, а перепланирование цеха возможно по итогам выполнения каждой операции с тем, чтобы получить точный измененный план операций после выполнения каждой операции.
.

Характерными особенностями MES-систем можно считать:

Планирование операций на уровне локального диспетчера только внутри цеха. В качестве исходных данных используется график сдачи изделий цехом.
Перепланирование графика в автоматическом режиме (например, каждые 15 минут) по итогам выполнения операций предыдущей версии графика. В любом случае, перепланирование выполняется с периодичностью, равной средней длительности операций. В результате, диспетчер (и рабочие на рабочих центрах) видят непрерывно актуализируемый график операций по рабочим центрам с учетом того, чем сейчас заняты РЦ.
Точный расчет расписаний работы оборудования в краткосрочном горизонте (несколько смен) с учетом всех производственных параметров. То есть получается реально исполнимый график, не требующий корректировки диспетчером из-за неучтенных нюансов. При большом количестве операций диспетчер просто не сможет просматривать и корректировать все плановые операции каждые 15 минут.
Прямая связь с оборудованием – передача сигналов с оборудования в MES-систему о текущих режимах работы оборудования, фактическом старте и завершении операций. Это важно, так как требования к оперативности и точности ввода фактических данных очень высоки.

MES-системы наиболее эффективны, когда являются узкоспециализированными (это позволяет учесть в системе специфические производственные параметры), встроены в конкретное производственное оборудование и поставляются с ним.

ТОС, ББВ/DBR (Теория ограничений систем, «Барабан-буфер-веревка», «Drum, buffer, rope»)

Данная методика является поистине революционной и не сразу была признана корифеями. Создана всемирно известным исследователем, родоначальником Теории ограничений, Элияху Голдраттом.

Данная гениальная методика бросает вызов традиционным методикам и призвана не только устранить недостатки APS и MRP, но и объединить их достоинства.

Методика «барабан-буфер-веревка», что это?

ББВ основана на следующих очевидных предпосылках:

Производство чаще всего не является полностью сбалансированным. Пропускную способность производства для каждого вида продукции ограничивает лишь один вид производственного ресурса (мощности). Например, некий уникальный дорогой станок. Исключение - поточные и непрерывные производства, в которых каждый РЦ потока полностью сбалансирован с другими РЦ. Но это не случай ТОС, и даже не случай, когда требуется детальное планирование производства.
Нет смысла детально планировать каждый производственный участок. Достаточно точно распланировать участок с узким производственным ресурсом - «барабаном ». Это будет основной такт производства. График работы барабана соблюдается неукоснительно. Он должен быть загружен непрерывно с минимумом переналадок. Это значит, что производство загружено максимально.
- Очевидно, что остановка барабана - эта остановка деятельности всего предприятия. Рассчитать дату выполнения заказа очень просто: для этого нужно назначить обработку заказа на один РЦ - барабан – захватив время его работы. Расписание обработки заказов на один рабочий центр можно составить в Excel.
Все остальные участки автоматически будут подлаживаться под основной такт барабана, так как их пропускная способность выше, чем требуется для обеспечения такта работы барабана. Поэтому график работы участков не нужен. Достаточно запускать исходные материалы в начальные участки за некоторое время до поступления на барабан и требовать с участков немедленно обрабатывать и отправлять изделия дальше соответствующим участкам-получателям, выполняющим следующие операции.
- Принцип запуска материалов в производство до выхода изделий на барабан - это «веревка ». Веревка «дергает» материалы со склада в соответствии с тактом барабана, причем только в том количестве, которое нужно для барабана. Ни в коем случае нельзя выдавать материалов больше, чем требуется барабану - в противном случае участки начнут увеличивать партии с целью оптимизировать производство, и их пропускная способность станет меньше, чем у барабана. Иными словами, барабан перестанет быть узким местом.
График должен быть таким, чтобы перед барабаном всегда находилась непустая очередь изделий. Это обеспечит непрерывность его загрузки. Чтобы очередь была непустой, исходные материалы надо запускать в производство гораздо раньше, чем того требует длительность обработки до барабана. Например, время такого опережения запуска материалов может быть в 3 раза больше длительности обработки до барабана. Такое время опережения называется временным «буфером ».
Нет смысла контролировать своевременность сдачи всех изделий цехами. Достаточно контролировать, какие изделия вышли из «зеленой зоны» - т. е. не поступили в очередь к барабану своевременно согласно производственному циклу. Такие изделия/заказы требуют контроля и вмешательства диспетчера.
- Используется принцип светофора. Если заказ в «зеленой зоне», не обращаем на него внимания. Если заказ в «желтой зоне» - т. е. прошло уже 1/3 буфера, но не более 2/3 буфера, а заказ так и не вышел к барабану - начинаем разбираться, почему возникла задержка. Если заказ в «красной зоне» - т. е. прошло более 2/3 буфера, а заказ так и не вышел к барабану - срочно вмешиваемся, иначе расписание работы барабана нарушится. Разумеется, за счет других заказов в очереди барабан, скорее всего, не остановится, что говорит о большой устойчивости системы.

Между барабаном и выпуском готовой продукции могут быть выпуски промежуточных полуфабрикатов - в этом случае при планировании необходимо учитывать «завершающий буфер». Другими словами, от обработки на барабане до выпуска готового изделия проходит некоторое фиксированное время, которое учитывается (добавляется) при планировании. Например, если продукцию по заказу надо выпустить 10-го числа, а завершающий буфер – 3 дня, то работа барабана для обработки заказа планируется на 7-е число.

К сожалению, ББВ тоже не является абсолютно универсальной методикой.

ББВ отлично работает, если в производстве есть ярко выраженный узкий рабочий центр для каждого вида продукции, который не мигрирует при изменении ассортимента выпускаемой продукции. Если узкое место сложно «поймать» или оно мигрирует, то с ББВ будут проблемы.

Итак, мы рассмотрели 3 основные методики планирования. Каждая из них имеет свои плюсы и минусы. У каждой есть свои ограничения. Возможно ли найти универсальную методику, своего рода «золотую середину», обладающую плюсами всех остальных методик, но лишенную их недостатков?

Решаема ли эта задача? Не сродни ли она попыткам средневековых алхимиков превратить свинец в золото или изобрести вечный двигатель?

Поиски “философского камня” в 1С:ERP…

Алгоритм планирования производства 1C:ERP

Мы не будем описывать все нюансы. Опишем лишь основные моменты, составляющие суть алгоритма межцехового планирования производства в 1С:ERP.

Для каждого производственного подразделения временная ось разбивается на равные интервалы. Например, сутки или недели – это самые востребованные варианты. Причем для каждого подразделения интервал настраивается индивидуально.

В заказе на производство задаются желаемые дата запуска и выпуска:

Раньше желаемой даты запуска (реквизит “дата начать не ранее” ) программе запрещено планировать выполнение графика по заказу.
Выпуск изделия должен быть запланирован не позже желаемой даты выпуска. По сути, это дата, желаемая клиентом.

В каждом подразделении описываются виды рабочих центров (ВРЦ), имеющиеся в подразделении, а также доступный суммарный плановый фонд времени работы ВРЦ с учетом ремонтов.

ВРЦ состоит из отдельных РЦ, но при планировании учитывается суммарный фонд времени ВРЦ.

В спецификации на этап производства указывается:

в каком подразделении выполняется этап,
рабочее время каких ВРЦ этого подразделения необходимо захватить при выполнении спецификации этапа.

В спецификации этапа следует указывать только потенциально узкие места (ВРЦ) подразделения. В этом случае график межцеховых передач по заказу будет строиться согласно захвату времени работы этих ВРЦ, без учета тех ВРЦ, которые не являются узкими местами.

Методика планирования слева – направо или справа – налево определяется в отдельно взятом заказе на производство. Исходя из этого параметра, уже можно отнести 1С: ERP к системам APS класса, т.к. алгоритм MRP подразумевает расчет графика производства только справа – налево

Программа выполняет последовательное планирование заказов по очереди заказов. Очередь заказов определяется приоритетом заказа, в рамках заказов с одним приоритетом очередь определяется в соответствии с датой ввода документа. Очередь заказов рассчитывается в рамках одного подразделения – диспетчера.

В соответствии с параметром «Размещение выпуска» система осуществляет поиск интервала планирования для размещения этапов производства левее даты потребности назад во времени или правее даты «Начать не ранее» вперед по времени, которая будет являться точкой отсчета.

После этого планирование осуществляется вправо или влево в соответствии с размещением выпуска до полного размещения заказа в производстве. При этом этапы захватывают время работы ВРЦ, указанных в его спецификации, и делает это захваченное время недоступным для всех последующих менее приоритетных заказов.