Узкое место

Узкое место - явление, при котором производительность или пропускная способность системы ограничена одним или несколькими компонентами или ресурсами. В соответствующем англоязычном термине (англ. bottleneck ) прослеживается аналогия с горловиной бутылки, узость которой не позволяет вылить или высыпать всё её содержимое сразу, даже если её перевернуть. При увеличении её ширины увеличивается и скорость, с которой бутылка опустошается. Относительно бизнеса, узким местом организации является то, что снижает её производительность.

Управление проектами

Узкие места в программном обеспечении

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы :

Смотреть что такое "Узкое место" в других словарях:

Ситуация принятия решения при недостаточных производственных мощностях, в которой калькуляция покрытия показывает, какой ассортимент продукции предприятию следует выбрать для того, чтобы получить как можно более высокое покрытие. См. также:… … Финансовый словарь

Заковырка, трудность, затруднение, заколупка, проблема, препятствие, закавычка, зацепка, закорючка, загвоздка, закавыка, пиковое положение, запятая, осложнение Словарь русских синонимов. узкое место сущ., кол во синонимов: 19 загвоздка (26) … Словарь синонимов

- (bottleneck) Реальное ограничение (constraint) максимальных темпов развития или уровня какой либо деятельности. В экономике данный термин употребляется по аналогии с физикой. Например, максимальная скорость вытекания жидкости из бутылки… … Экономический словарь

узкое (место) - узкая часть — Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы узкая часть EN criticalnarrow …

узкое место - узкий проход — Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы узкий проход EN bottleneckbottle neck … Справочник технического переводчика

«узкое место» - 3.46 «узкое место»: Объект газотранспортной системы (магистральный газопровод, газопровод отвод, газопровод перемычка, распределительный газопровод или их участок, компрессорная станция, ГПА, станция подземного хранения газа, ГИС, узел… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

«УЗКОЕ МЕСТО» - – ситуация, складывающаяся в результате недостатков в организации производства, когда рабочее место не обеспечивается материальными, трудовыми или топливно энергетическими ресурсами; превышение производительности труда при предыдущей… … Краткий словарь экономиста

узкое место - в чём. Наиболее слабая, уязвимая сторона в каком л. деле, создающая затруднения, осложнения и т.п. У ое место в производстве … Словарь многих выражений

- (сленг.) 1) недостаток производственных мощностей в цепи технологического процесса, определяемый каким либо компонентом: оборудованием, персоналом, материалами или доставкой, транспортировкой; ликвидируется в ходе организационно технических… … Энциклопедический словарь экономики и права

Публ. Недостаток в слабых звеньях производственного процесса, ведения хозяйства. НРЛ 96; БТС, 1378; Мокиенко 2003, 57 … Большой словарь русских поговорок

Книги

• Синергетика и самоорганизация. Социально-экономические системы , Милованов В.П.. В настоящей книге подробно рассматривается синергетика и самоорганизация в социально-экономических системах, и, в частности, в ценообразовании. Предлагаются формулы для расчета цен, эмиссии…

Руководитель направления производственных решений, СофтБаланс

Автоматизированные системы посменного планирования в том виде, в котором мы видим их сейчас, берут свое начало в середине 70-х годов прошлого века, когда известный ученый, автор Теории ограничений Элияху Голдратт представил всему миру систему составления расписания производства в целом по предприятию (до того момента считалось, что это невозможно). Те принципы, которые были заложены Голдраттом, работают и сейчас, помогая заводам и фабрикам выстраивать процесс эффективного распределения загрузки производственных мощностей.

В настоящее время есть достаточно большое количество всевозможных систем посменного планирования, - но, несмотря на их разнообразие, нередко встречается ситуация, когда на предприятии либо вообще нет системы посменного планирования, либо она не выполняет своих функций и совершенно «оторвана от жизни».

Тем не менее, не стоит забывать, что любая автоматизированная система - это, прежде всего, инструмент для решения конкретных задач. Главной остается, все же, методология .

Рассмотрим основные проблемы, с которыми сталкиваются менеджеры, ответственные за управление производственным процессом, а также - роль и основные варианты автоматизации некоторых производственных процессов на цеховом и межцеховом уровне.

В статье упомянуты методы и принципы, наиболее эффективно применимые в дискретном производстве (в частности - в машиностроении и приборостроении), однако фундаментальные основы затрагивают любой вид производства, как цепочки взаимосвязанных процессов.

Борьба с просроченными заказами на производстве - пожалуй, основная проблема любого завода. «У нас слишком много заказов, поэтому мы не успеваем » - основное объяснение, которое можно слышать от менеджеров по производству. Так ли это? В большинстве случаев при детальном анализе бизнес-процессов того или иного производственного предприятия мы видим, что ключевая проблема - не в повышенной загрузке («коммерческий департамент заключил слишком много контрактов ») и не в автоматизированной системе (когда ее вообще нет или когда «система не работает »), а - в рациональном планировании производства до уровня конкретного станка .

«Узкие места» и их роль в рациональном планировании производства

Первый шаг в решении проблем пропускной способности производства - это найти «узкие места » (англ. - «bottleneck», дословно - «бутылочное горлышко»). Согласно Голдратту, под «узким местом» понимается рабочий центр (станок, рабочее место, линия), пропускная способность которого меньше или равна потребности в нем со стороны запросов рынка (выраженной, например, в объеме текущего портфеля заказов). В 90% производств есть такие рабочие центры. В зависимости от специфики той или иной отрасли, это могут быть как рабочие места ручной обработки, так и самые современные станки с ЧПУ.

Главный признак «узкого места» - это сравнительно большие очереди деталей и полуфабрикатов на входе станка или рабочего места. «Перед какими станками самая длинная очередь деталей и полуфабрикатов? На каком этапе производственного цикла наблюдается максимальное время пролеживания? Между какими точками маршрута наблюдается максимальный остаток незавершенного производства? » - ответив на эти вопросы, мы приблизимся к определению «узких мест» на производстве. Вычислив такие рабочие центры, можно приступать к следующему шагу - эффективному производственному менеджменту, основанному на посменном планировании «от узких мест» .

Минимизация - «узких мест» на производстве может обеспечиваться следующими организационными мероприятиями:

• Метод предварительного планирования

Пропускная способность всей производственной линии определяется пропускной способностью самого «медленного» рабочего центра в технологическом процессе. С точки зрения планирования загрузки производственных мощностей, это правило используется при так называемом предварительном планировании производства .

Основная задача данной методики - быстро оценить возможность производства того или иного объема продукции с минимальным количеством входных данных.

Суть метода - в определении загрузки всей производственной линии по анализу загрузки рабочих центров, относящихся к «узким местам». Такой расчет основывается только на одном показателе - производительность рабочего центра для той или иной номенклатуры готовой продукции . При этом не имеет значения, на каком этапе в производственный процесс включается «узкое место». Главное - чтобы технологический процесс включал данный рабочий центр.

Предварительный план производства требует минимум входных данных и рассчитывается относительно быстро (учитывая производительность современных систем автоматизации и при наличии входных данных - практически мгновенно). При применении на предприятии метода предварительного планирования схема иерархии планов производства может выглядеть следующим образом:

Рисунок 1.

Посменные планы формируются напрямую на основании объемно-календарного плана производства. Тем не менее, оценка исполнимости планов производства играет важную роль в принятии управленческих решений менеджеров по производству: данный метод позволяет обеспечить быструю обратную связь между бизнес-процессом составления общего плана производства и бизнес-процессом его размещения в расписании работы оборудования.

• Использование приоритетов заказов. Цветовая маркировка партий и штрихкодирование

Система приоритетов заказов применяется на производственных предприятиях различной специфики достаточно широко за счет своей эффективности и простоты. Цепочка действий по применению приоритетов заказов может выглядеть следующим образом:

Рисунок 2.

Приоритеты заказов, назначенные коммерческим отделом или начальником производства (в зависимости от специфики бизнес-процессов), - влияют на визуальную маркировку всех материалов и полуфабрикатов (деталей и сборочных единиц - ДСЕ), которая - в дальнейшем становится ориентиром - приоритетности обработки для рабочих на всем маршруте производства.

Другой аспект идентификации партий незавершенного производства (НЗП) - это штрихкодирование . Главная задача штрихкодирования партий НЗП - это автоматизация учета факта перемещения деталей, сборочных единиц и прочих полуфабрикатов по маршруту производства. Практика показывает снижение затрат на учет факта движения товарно-материальных ценностей (ТМЦ) по производству на десятки процентов. На сегодняшний день - учет факта движения ТМЦ посредством штрихкодирования партий - атрибут почти любого дискретного производства.

Ключевая идея реализации штрихкодирования в производстве - это использование данных посменного планирования для печати штрихкодов на этикетках, прикрепляемых непосредственно к деталям либо к производственной таре (в зависимости от вида производства). Сменное задание, полученное в результате посменного планирования, содержит всю необходимую информацию об изделии (полуфабрикате):

• код и наименование полуфабриката;
• код и наименование конечной продукции;
• номер и статус заказа;
• код подразделения и обрабатывающего рабочего центра;
• плановое время подачи на обрабатывающий рабочий центр.

Таким образом, при выпуске сменных заданий в системе посменного планирования (как правило - часть MES-системы, от англ. «Manufacturing Enterprise Solution»), оператор системы (или, как вариант, диспетчер) одновременно выпускает этикетки на продукцию, получаемую на конкретном рассматриваемом рабочем центре. По завершении изготовления деталей первого передела, этикетка крепится к детали, и все ее дальнейшие перемещения по маршруту производства отмечаются на рабочем месте учета движения материальных потоков, имеющем сканер штрихкода (СШК).

«У нас на производстве работает самое современное высокопроизводительное оборудование. Мы не можем работать быстрее. » - как правило, это не так. Часто, несмотря на высокую производительность в рамках одного станка, производительность всего предприятия может быть снижена неоптимальным использованием рабочего времени обслуживающего персонала.

По наиболее критичным участкам производства, как правило, обеспечивают такой график работы, при котором оборудование или рабочее место - используется непрерывно. Как правило, - данная мера является исключительно организационной, практически не затрагивая контур автоматизации (за исключением, возможно, автоматизированного учета незапланированных простоев). Следует отметить, что обеспечение непрерывности работы оборудования реализуется-не только путем круглосуточной работы, но и, например, разделением по времени переналадок и перерывов обслуживающего персонала. Таким же образом - исключается ситуация, когда оборудование простаивает между разными партиями деталей из-за того, что наладчики временно заняты другой работой.

Детальное посменное планирование. Общая концепция

Казалось бы, все вышесказанное - не более, чем констатация здравого смысла. Тем не менее, мы часто наблюдаем, как производство «захлебывается» в нарастающем потоке заказов. Даже несмотря на четкое понимание менеджментом того, какие рабочие центры производства являются «узкими местами», - этот факт мало учитывается при управлении производством и при планировании загрузки производственных мощностей.

Теперь рассмотрим - отражение подходов теории ограничений в современных системах автоматизации посменного планирования и управления производством на цеховом и межцеховом уровне. Итак, как было сказано выше, посменное планирование берет входные данные о планах выпуска из следующих источников:

• Объемно-календарные (стратегические) планы производства;
• План выпуска по заказам;
• Индивидуальные внеплановые выпуски продукции;

При планировании могут быть учтены результаты предварительного планирования, о котором также было сказано выше. Однако все виды планирования, выполняемые до посменного планирования содержат информацию только об объеме и составе выпускаемой продукции. Для посменного планирования необходимы также другие минимально необходимые составляющие - это график работы оборудования и рабочих центров , а также нормативная база (или -нормативно-справочная информация, НСИ).

НСИ для посменного планирования состоит из двух разделов:

• Нормативный состав изделия;
• Технология изготовления.

Нормативный состав изделия - это дерево вложенных спецификаций (для многопередельного производства), содержащее информацию о составе готового изделия и всех его узлов вплоть до каждого материала. Технология изготовления - это набор технологических карт производства, элементарными частями которых являются технологические операции . Ключевым показателем здесь является норматив выполнения операции (время в секундах, требуемое для совершения одной операции того или иного вида). Примечание: некоторые эксперты в области автоматизации посменного планирования считают, что построению эффективной системы планирования производства часто мешает отсутствие тщательно выверенной базы нормативов выполнения производственных операций. Однако следует помнить, что наиболее критично иметь точные нормативы только по «узким местам».

Помимо данных планов, графика работы оборудования и НСИ, современная система посменного планирования также использует в качестве входной информации время переналадки и учитывает плановых ремонтов и обслуживания. Общая схема входной информации, используемой системой посменного планирования, представлена ниже:

Рисунок 3

Общий алгоритм формирования посменных планов

Большинство современных систем посменного планирования так или иначе основывается, или, по крайней мере, учитывает теорию ограничений Голдратта, которая привносит ряд критериев оптимизации посменного плана . Задача алгоритма планирования - составить план работы оборудования, а также план потребностей в материалах в краткосрочном периоде (горизонт планирования - месяц, неделя, сутки). Критерии оптимизации в данном случае являются дополнительными ограничителями всех возможных вариантов построения производственной программы (плана производства по сменам). Существует две основных группы критериев оптимизации:

• Критерии оптимизации распределения загрузки рабочих центров;
• Критерии выбора порядка исполнения технологических операций;

Обе группы критериев могут быть произвольно скомбинированы для различных рабочих центров, подразделений, а также для предприятия (цеха, завода) в целом.

Критерии оптимизации распределения загрузки рабочих центров определяют правила выбора, в какой момент и на какой рабочий центр должен быть передан тот или иной материал/полуфабрикат. Существуют следующие основные критерии оптимизации:

• Максимальная мощность грузопотока (объем перерабатываемых ТМЦ в единицу времени в натуральных показателях).
• Минимизация времени переналадки.
• Минимизация времени транспортировки (между рабочими центрами и подразделениями).
• По приоритетам заказов.

Критерии выбора порядка исполнения технологических операций позволяют автоматически определять последовательность технологических операций в пределах очереди технологических операций на одном рабочем центре. Классически выделяются следующие правила распределение операций в очереди одного рабочего центра:

• FCFS (first come, first served - «первой поступила, первой обслужена»);
• LCFS (last come, first served - «последней поступила, первой обслужена»);
• SPT (shortest processing time - выбор в первую очередь коротких операций);
• LPT (longest processing time - выбор в первую очередь длительных операций);
• STPT (shortest total processing time remaining - выбор операций в порядке, обратном оставшемуся времени исполнения маршрута);
• EDD (earliest due date - выбор операции с наиболее ранним сроком выполнения);
• STR/OP (slack time remaining per operation - первыми выполняются операции маршрутов с наименьшим запасом времени в расчете на одну операцию);
• CR (critical ratio - первыми выполняются операции маршрутов с наименьшим критическим отношением, рассчитываемым по формуле:

ВремяДоЗавершенияМаршрута / ДлительностьОперацийМаршрута)

Как видно из списка критериев оптимизации, современные системы автоматизации позволяют решать задачи посменного планирования достаточно гибко, но при одном важном условии - при постановке задачи автоматизации посменного планирования крайне важно иметь прочную методологическую базу. В противном случае, наборы критериев оптимизации будут не более, чем «настройками программы, которая не работает ».

Помимо использования вышеупомянутых критериев оптимизации, современная система посменного планирования реализует второй цикл планирования «от узких мест»: непосредственно при посменном планировании система автоматически определяет список самых загруженных рабочих центров. В этом случае поиск «узких мест» система проводит уже не по критерию соотношения пропускной способности рабочего центра и запросов рынка, а по признакам «узкого места», т.е. - по статистике уровня НЗП, длине очереди и пр.

Заключение

Несмотря на развитие технологий, дискретное производство еще достаточно долго будет подчиняться принципам, открытым еще в 70-х годах прошлого века, поэтому методология управления системными процессами на производстве остается важнейшей базой для эффективного управления предприятием. Нехватка методологии (а как следствие - потребность в проведении управленческого консалтинга) особенно остро наблюдается на предприятиях среднего бизнеса - когда объемы производства уже внушительные, но компания еще не совершила «скачок» на новый уровень управления и автоматизации своих ключевых процессов - производства готовой продукции.

В данной статье тезисно приведены основные возможности систем посменного планирования (как правило - входящих в состав MES-систем) без привязки к конкретному разработчику или решению - для того, чтобы на уровне концепции показать важность подхода, как базы для автоматизации. Каким бы ни был объект автоматизации - сама система посменного планирования всегда остается инструментом в достижении конечной цели производственного предприятия. А конечная цель производственного предприятия - это приносить прибыль (Элияху Голдратт, бизнес-роман «Цель», 1984г.).

1

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

автоматизированная информационная система

технологические операции

процесс преобразования ресурсов

узкое место

мультиагентное моделирование

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Метод анализа и устранения узких мест мультиагентного процесса преобразования ресурсов

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

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

,

,

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

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

T OP - длительность выполнения операции Op ,

Tact - единица измерения времени,

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

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

Count_ Res - текущее количество единиц ресурса,

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

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

,

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

Count_Mech - общее количество единиц средства.

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

,,

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

AgSolutIf - условия агента «Если»,

AgSolutThen - условия агента «То».

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

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

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

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

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

ИМ - модуль интеграции моделей;

КЗ - модуль конструктор запросов;

ОПП - модуль оптимизации процессов предприятия;

СМП - модуль создания моделей процессов;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

1) коэффициент использования операции, средства, агента;

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

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

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

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

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

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

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

Метод прошел апробацию на задаче балансировки ресурсов бизнес-процесса .

Заключение

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

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

Рецензенты:

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

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

Библиографическая ссылка

Аксенов К.А. МЕТОД АНАЛИЗА И УСТРАНЕНИЯ УЗКИХ МЕСТ МУЛЬТИАГЕНТНОГО ПРОЦЕССА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-1.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=18538 (дата обращения: 09.02.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Выполним расчет плановой загрузки оборудования и определим "узкие места". Построим календарный план производства и проанализируем производственную программу на предмет ее выполняемости.

Определение узких мест производственной программы. Расчет и баланс загрузки оборудования при планировании производства.

Любой начальник производства регулярно задается вопросом «Сможет ли он сделать все запланированные заказы в срок . Достаточно ли для этого производственных мощностей предприятия? Насколько напряженной предполагается работа в этом плановом периоде?»

В данном ролике будут продемонстрированы модули системы TCS , позволяющие, во-первых, рассчитать и проанализировать объёмные показатели загрузки оборудования в интересующий временной период, а во-вторых, визуализировать календарный план производства в виде диаграммы Ганта с одновременным отображением загрузки интересующего оборудования.

Итак, в качестве исходных данных в системе TCS уже созданы производственные заказы на готовые изделия - монтажные шкафы в различной комплектации и количестве, и заказ на изготовление унифицированных комплектующих собственного производства для поддержания норматива складского запаса.

У каждого из этих заказов определена ориентировочная дата выпуска. Для заказов товарной продукции это обычно условия договора, для внутреннего заказа это приблизительно середина месяца. Напомним, что на складе у нас есть определенный запас унифицированных комплектующих (резерв), из которого и будут комплектоваться заказы первой половины месяца. А изготовленные к середине месяца позиции внутреннего заказа пойдут на восстановление складского резерва и комплектование остальных заказов периода.

Следующим шагом выполним расчёт дат запуска для товарных позиций и их составляющих, а также комплектующих, изготавливаемых отдельным заказом для склада унифицированных деталей. Выделим все производственные спецификации планового периода и запустим макрос "Расчёт дат запуска/выпуска ".

В результате, для всех изготавливаемых деталей и сборочных единиц мы получаем ориентировочные даты начала и окончания производства, рассчитанные исходя из заданных сроков и применяемых технологических процессов.

Сделаем эти производственные спецификации рабочими , и получим на соответствующей закладке номенклатурный план производства . В нём перечислены позиции с количеством, которое необходимо изготовить, и сроки.

Итак, самая ранняя дата запуска партии – 18 февраля, самая поздняя дата выпуска – 23 марта 2010 года.

На закладке "Техпроцесс " представлена более детальная информация, а именно план по операциям. Т.е. список всех работ, которые необходимо выполнить для изготовления всех запланированных позиций. Для каждой работы рассчитана трудоемкость её выполнения, а также в соответствии с технологическим процессом отображено оборудование, цех, участок, профессия и разряд.

Также, в системе TCS ведется информация о станочном парке предприятия, т.е. реальном количестве каждой модели оборудования и их наличие в подразделениях. Например, у нас на первом участке седьмого цеха расположены пресс Amada и пресс FINN-POWER, на втором участке оборудование для сварки, на третьем столы для сборки и контроля.

Для оценки выполнимости данного плана используем модуль "" системы TCS . Установим даты начала и конца периода, в который предполагается выполнять запланированные работы, а именно 18 февраля и 23 марта 2010 года. Выполним расчёт.

В результате расчёта показывается список всех моделей оборудования, задействованных для выполнения работ. Указывается, в какие группы оно входит и где расположено. Для каждой модели считается фонд рабочего времени в часах на заданный период. При расчёте учитывается количество этого оборудования в подразделении и график его плановых ремонтов и обслуживания. Также, рассчитывается, сколько часов суммарно данное оборудование будет занято выполнением запланированных операций. В последней колонке отображается плановая загрузка.

На практике, в зависимости от величины предприятия и его структуры данный список может быть очень большим (много цехов, участков, моделей). Реально работать с таким объемом информации может быть затруднительно. Поэтому для удобства можно воспользоваться различными настройками.

Например, показать загрузку только по одному интересующему нас подразделению. Выберем первый участок двенадцатого цеха или второй участок седьмого цеха. Можно показать загрузку только интересующей нас Группы оборудования , например, Контрольной . Оборудование этой группы присутствует в разных подразделениях предприятия.

Чтобы быстро выявить потенциальные узкие места нашего производственного плана достаточно ввести пороговое значение загрузки . Введем 70%, считая, что оборудование, загрузка которого в плановом периоде превышает 70-80%, составляет так называемую группу риска. Скроем строки с меньшей загрузкой. В нашем примере только гидравлический координатно-револьверный пресс FINN-POWER загрузится более чем на 70%, т.е. для плана на март, он является тем самым узким местом.

Случайный выход из строя данного оборудования может привести к срывам исполнения если не всего плана, то многих заказов планового периода. Что обычно приводит не только к финансовым штрафным санкциям, но и к потерям не финансового характера. Например, это негативное событие может повлиять и на деловую репутацию предприятия.

Изучим, на какое оборудование также следует обратить особое внимание. Вводим пороговое значение 50% и просто раскрасим такие строки в выбранный цвет. К FINN-POWER добавился листогибочный пресс Amada , его расчётная загрузка составляет 57%. Все остальные цеха и оборудование в них загружены не так сильно и, скорее всего, не потребуют к себе повышенного внимания плановика.

Таким образом, используя модуль "", можно сделать следующие выводы:

Осуществим или не осуществим, принципиально, наш план. Критерием этой оценки будет превышение 100% загрузки по какой-либо модели. Если где-то загрузка более 100%, то не помогут никакие современные методы оптимизации производственного расписания. В этом случае надо увеличивать фонд работы оборудования, т.е. либо увеличивать временной период, либо нанимать дополнительный персонал, который будет трудиться во вторую смену, либо запускать рядом второй экземпляр оборудования.
План нашего примера не имеет ни одной позиции, у которой значение загрузки превышало бы 100%. Значит, по крайней мере, теоретически, заданный объём работ возможно выполнить в установленные сроки на имеющемся оборудовании. Осуществим или не осуществим план в реалиях нашего производства. Данная оценка также позволяет сделать вывод о выполнимости представленного плана, но не теоретически, как первая, а ближе к жизни и индивидуальным особенностям каждого производства. Например, очевидно, что загрузка оборудования в 99%, позволит выполнить план, только при условиях работы без сбоев, задержек и простоев, когда все системы продублированы и на предприятии работают роботы. В реальности же сбои и задержки регулярно случаются по разным причинам. То материал во время не привезли, то станок не наладили, то рабочий заболел, то авария в электросети и т.д. и т.п. Поэтому на каждом предприятии, даже для разных цехов и участков этого предприятия или разного вида работ этот критерий имеет различное значение. Например, для одного участка критической считается загрузка в 80%, а для другого – 60%.
Т.е. для каждого типа работ или участка можно выполнить сравнение с соответствующим индивидуальным пороговым значением, которое опытным плановикам обычно известно из практики. Соответствует ли структура существующего на предприятии станочного парка производственной программе. Такой вывод будет особенно полезен для предприятий, имеющих стабильную производственную программу, т.е. производственный план которых можно построить заранее, и он не подвержен сильным изменениям из месяца в месяц.
В нашем примере большинство моделей оборудования не загружено и на 40%, в то время как загрузка пресса FINN-POWER достигает критического значения. Если бы подобное положение дел имело место в серийном производстве, то для увеличения объема производства, нам следовало бы купить в первую очередь именно заготовительное оборудование.

Предыстория
В октябре 2010г., в рамках организации проектов по повышению эффективности
авиазавода на 2011г., компания «Райтстеп» выполнила диагностику основного
производства завода. Основной целью обследования являлось определение «узких мест», т.е. тех объектов, процедур управления и подразделений, которые ограничивали весь выпуск завода.
По результатам анализа, основными «узкими местами» завода были определены (потенциальным «узким местом» также являлись процедуры (вернее, их отсутствие) ведения электронного состава изделия):
1) агрегатно-сборочный цех АСЦ1;
2) методы планирования и управления производством;
3) цех ШЦ (штамповочный), цех МЦ (механический)
В настоящей статье описывается «расшивка» «узкого места» в цехе АСЦ1.

Цех АСЦ1 - первый в последовательной цепочке сборки машин (там из агрегатов начинает собираться изделие, далее - передается в остальные сборочные цеха, АСЦ2 и ЦОС), являющейся «вершиной треугольника» внутризаводской цепочки поставки и являющийся потребителем остальных «детале-делательных» цехов (ДДЦ). Или - началом «трубопровода» перемещения изделия по цепочке сборки.

Следовательно, любая проблема, возникающая в цехе АСЦ1 и ограничивающая начало сборки изделий автоматически приводила к ограничению выпуска машин всем заводом.
И на осень 2010 года цех АСЦ1 являлся таким узким местом, со средним выпуском в 6 изделий в месяц, при заводском плане в 7-8. Основными проблемами АСЦ1 являлись:
1) несинхронность поставок деталей и сборочных единиц от других цехов в адрес цеха АСЦ (читай - постоянные «неожиданные» дефициты на сборке)
обусловленная фактическим отсутствием расчетного позаказного (помашинного) плана поставок;
2) крайне неэффективная внутренняя организация работы в цехе, с основным симптомами (не причинами!): «нет людей», «бракованные детали», «нет места, некуда ставить изделия».

Фактически, проблемы АСЦ1 являлись отражением проблем в управлении и организации производства всего завода. И, прежде всего:
1) фактическим отсутствием синхронизированного между «деталеделательными» и «агрегатносборочными» (ДДЦ и АСЦ) цехами помашинного номенклатурного плана, что приводило к выпуску не того, что надо и не в том количестве, как следствие - к работе «по дефицитам» и, в конечном итоге, к срыву графика сборки;
2) сдельной оплате труда, позволяющей и вынуждающей цеха гнаться, прежде всего за «валовкой», даже - в цехах-«узких местах», при этом - не всегда с учетом дефицитов.

Выбор концепции

По результатам анализа данных и обсуждения возможных путей «расшивки» узкого места» были определены следующие направления преобразований.

Первое: изменение системы управления производством так, чтобы она заставляла выпускать только того, что нужно при сравнительно невысоких затратах. Для этого было необходимо:
1) организовать систему вытягивающего позаказного номенклатурного цехового планирования, систему мониторинга поставок и «закрытия» машин;
2) через изменение системы мотивации (модификации «сделки») мотивировать цеха на выполнение прежде всего указанного плана;
3) обеспечить возможность управления процессом производства и поставок через визуализацию и мониторинг происходящего.

Второе: изменение системы организации производства цеха через:
1) оптимизацию внутрицеховых потоков движения деталей и агрегатов,
2) устранение всех лишних как производственных так и не производственных операций на пути создания машины,
3) обеспечение визуализации происходящего, статуса настоящей ситуации, будущих и настоящих проблем,
4) сокращение партий запуска и перемещений по всей цепочке производства.

Для реализации указанных преобразований были выбраны инструменты SCM («управление производственными цепочками»), Lean («бережливое производство») и ТОС («Теория Ограничений») методов управления производством.

Работы по первому направлению, постановка «Система Планирования и Мониторинга завода» начали реализовываться через внедрение для всего завода новых процессов (процедур) синхронизованного (под график сборки и отгрузки машин) планирования и управления производством, плюс, внедрение поддерживающей их Lean IT Системы Планирования и Мониторинга производства SCMo.

Работы по второму направлению были приняты к реализации с использованием более традиционных но, «подогнанных» к применению на заводе инструментов Lean и TOC.

Преобразования. Новая организация внутри цеха АСЦ1

Проект преобразований в АСЦ1 был начат в январе 2011 года, но затем, в связи сопределенными изменениями в цехе, остановлен.

Представляемые ниже результаты проекта были достигнуты всего за несколько месяцев, в т.ч. благодаря решительной и принципиальной позиции руководства цеха. И, забегая вперед, отметим, что основная цель проекта - увеличена пропускная способность цеха с 6 до 8 машин в месяц, при:
неувеличении операционных затрат (ФОТ, численность рабочих и пр.) и запасов деталей и НзП - была достигнута.

Оптимизация участка внестапельной сборки изделий

Физическое расположение изделий. Работа с нехваткой места

По результатам анализа было определено, что одним из «узких мест» АСЦ1 являлась физическая организация участка внестапельной сборки. Участок был загроможден старой оснасткой/антресолями, ненужными шаблонами, деталями и прочей ерундой, которая фактически не использовалась при производстве машин существующих модификаций.

силу этого, на участке внестапельной сборки удавалось разместить максимум 3-4 одновременно собираемых машин. Причем, в крайне стесненных и неоптимальных условиях.

Этого было бы достаточно при идеальной организации работ по сборке и при идеальном соблюдении графика поставок деталей из других цехов. Но, «в реальном мире», при возникновении проблем с каким либо изделием, он тормозил сборку, в т.ч. стапельную всех остальных машин. И, бригады сборщиков, просто не имели физической возможности переходить на другую машину.
В результате было принято решение о сносе ненужного оборудования, расчистки места, и организации на участке двух «линий» сборки машин. В ходе проведения данных работы были использованы методы эргономичной организации рабочего пространства по 5С. См. схему и фото.

Как результат, на участке внестапельной сборки теперь можно поместить 6 машин, включая сдаточные, и это - при несравненно лучшей и более удобной организации рабочих мест.

Перенос операций с окончательной сборки изделия на другие участки.

По результатам анализа участка внестапельной сборки, являвшегося «узким место» цеха, были выявлены многочисленные «лишние» операции, т.е. операции, которые более эффективно могли быть выполнены на других участках и менее квалифицированным персоналом. Некоторые примеры - см. фото.

После проведения тщательного анализа и обсуждений с технологами цеха, данные операции были перенесены на другие, менее загруженные участки, освободив время сборщиков от «непрофильных» операций.

Изменение системы начисления заработной платы рабочих

В рамках преобразований была изменена система начисления заработной платы рабочим.
Фонд заработной платы явным образом рассчитывался исходя из план выпуска, факт зависел от количества сделанных и переданных в следующий по цепочке цех машин.
Далее, эта сумма распределялась по членам сборочных бригад (бригадирами), в зависимости о квалификации работников и коэффициента трудового участия.

Система сигнализации

Дополнительно было принято решение построить гибкую структуру рабочего процесса в цехе, ориентированную на создание максимальных условий для
производственного рабочего и сигнализации/решение всех его потребностей/проблем в оперативном режиме, как показано ниже:

Для быстрого реагирования вышеуказанной цепочки на возникшие потребности исполнителей решили использовать средства визуализации, такие как сигнальные лампочки. Каждый сектор участка планируется, оснастить двумя типами лампочек зеленого и красного цвета и кнопками их включения.

Зеленая лампа сигнализирует о том, что сектор полностью обеспечен деталями, имеется оснастка для изготовления и полностью ясны текущие потребности в сборках (т.е. ситуация нормальная).

Красная лампочка - это сигнал к тому, что сектор нуждается в решении проблем одного из трех направлений, и мастер участка должен максимально быстро среагировать на этот запрос и принять меры к быстрейшему решению, или поставить в известность других исполнителей, если вопрос затрагивает их компетенции.

Желтая - проблема существует, но в процессе решения.

Оптимизация участка детальной сборки цеха

Система обеспечения поставок от участка детальной сборки цеха

После проведения указанных выше преобразований, пропускную способность участка внестапельной сборки удалось увеличить до 8 машин в месяц. Но, практически сразу «узкое место» цеха АСЦ1 переместилось на участки детальной сборки цеха.

В связи с этим, новая организация была внедрена на участке детальной сборки цеха, участке, изготовляющего и напрямую поставляющего сборки на внестапельную сборку. Работы были выполнены примерно за месяц, по предложенной «Райтстеп» методологии:
1) оптимизация организации рабочих мест участка по принципам «5С»;
2) установка системы визуализации;
3) организация системы вытягивающего планирования и поставок деталей на сборку, методами «супермаркет» и «канбан».

Внедренная новая организация производства настолько понравилась мастерам и рабочим других участков цеха, что участки, в буквальном смысле слова «выстроились» в очередь на внедрение.

Преобразования. Обеспечение своевременности поставок в АСЦ1

Система Планирования и Мониторинга SCMo

С точки зрения «внешних» условий, огромной проблемой цеха являлась неритмичная (несинхронная с ритмом сборки конкретных машин) поставка деталей из ДДЦ цехов завода.
Решение данной проблемы осуществлялось в рамках общезаводского проекта постановки системы синхронного позаказного номенклатурного межцехового планирования. В качестве методологии была взята методология «вытягивающего» (точно вовремя и точно в количестве под заказ) планирования и методология работы с «буферами» и «приоритетами» «узких мест» Теории Ограничений.

В качестве инструмента реализации использовалась Lean ERP система SCMo, обеспечивающая on-line планирование, управление и мониторинг процессов производства и поставок.
Настроенный для завода алгоритм планирования позволял формировать позаказные (под каждую машину или «россыпной» заказ) номенклатурный план
производства и поставок для каждого цеха, охваченного системой. С постоянно обновляемой по факту производства цветовой сигнализацией/подсветкой каждой из партий поставляемых цехом-поставщиком деталей. См. схему ниже.

В рамках проекта преобразований в цехе АСЦ1, с использованием SCMo удалось «правильно» поставить следующие процессы:
1) формирование последовательности сборки машин по цехам АСЦ1 - АСЦ2 - ЦОС, и, для АСЦ1 - формирование графика сдачи, по конкретным машинам и на конкретные числа месяца (см. экранную форму ниже):

2) на основании графика сдачи машин цехом АСЦ1 - формировать план поставок деталей и агрегатов от цехов - поставщиков. Полностью автоматизировать данный момент в настоящий момент не удалось из-за неточностей в электронном составе изделия (машина). В силу этого, было принято решение по частичному ведению в SCMo электронных дефицитов в адрес цехов поставщиков, с обязательной установкой поставщиками «обещанной даты». Фактически это - публикуемые on-line и доступные для всех «журналы дефицитов», которые ранее вели диспетчера ПДБ цеха, и информация из которых становилась доступна цехам поставщикам часто в искаженном виде, и только на планерках.

Сделано это было в рамках новой методологии управления, переложенный на ИТ систему, а именно - обеспечение максимальной визуализации происходящего для всех участников производственной цепочки (см. ниже):

Побочный положительный эффект - ведение «электронных дефицитов» в SCMo - возможность перехода на «электронные» планерки, эффективность которых гораздо выше традиционных, а затрачиваемое на них время - меньше.

Система мониторинга происходящего (система видеонаблюдения)

В рамках данного направления, для обеспечения максимальной визуализации происходящего в производстве, в цехе также была внедрена система визуализации (видеонаблюдения), работающая в on-line режиме и позволяющая при необходимости увидеть, что реально происходит на участках цеха в данный момент времени.

Результаты проекта

1. Увеличена пропускная способность цеха с 6 до 8 машин в месяц.

При: неувеличении операционных затрат (ФОТ, численность рабочих и пр.) и запасов деталей и НзП.
2. Введена в работу Система Планирования и Мониторинга поставок, синхронизирующая не только выпуск, но и запуск всех цехов завода с графиком
агрегатной и окончательной сборки машин.
3. Обеспечена полная прозрачность происходящего в производстве.
4. Обеспечен базис для выхода в 2012 г. на ритм производства в 9 машин в месяц.
5. Запущен «маховик» преобразований, в т.ч. и на остальных участках цеха.

Райтстеп, Iris Partenaires