Анализ и оптимизация производственных процессов на основе теории ограничений. “Узкое место”. Принципы TOC

В условиях современной экономики предприятия сталкиваются с необходимостью постоянной оптимизации своих производственных процессов для повышения эффективности и конкурентоспособности. Теория ограничений (Theory of Constraints, TOC) представляет собой методологию управления, направленную на выявление и устранение ограничений, препятствующих достижению целей организации.

Данная статья описывает модуль информационной системы, разработанный для анализа и оптимизации производственных процессов на основе принципов TOC. Модуль предназначен для идентификации узких мест в производстве, формирования рекомендаций по оптимизации использования ресурсов и управления запасами.

TOC исходит из предположения, что в любой организации существует как минимум одно ограничение, которое лимитирует ее способность достигать цели. Ограничением может быть ресурс (например, оборудование, персонал, материалы), политика, процедура или даже рынок, что касается производства то, ограничением может быть ресурс (например, станок с обработано на данном этапе за единицу времени (например, деталей в час).

Теорию ограничений (TOC) разработал израильский физик и бизнес-консультант Элияху Моше Голдратт (Eliyahu M. Goldratt). Он впервые изложил основные принципы TOC в своей книге "Цель" (The Goal), опубликованной в 1984 году. Эта книга, написанная в форме бизнес-романа, сделала TOC широко известной и популярной.

В своих дальнейших работах Голдратт развивал и уточнял концепцию TOC, применяя её к различным аспектам бизнеса, включая производство, маркетинг, продажи и управление проектами.

Основные шаги TOC:

1. Идентификация ограничения.
2. Максимальное использование ограничения.
3. Подчинение всех остальных процессов ограничению.
4. Расширение ограничения.
5. Повторение процесса.

Для идентификации узкого места можно использовать следующую формулу:

Пусть P(i) – производительность этапа i, D(i) – потребность в продукции на этапе i. Тогда, узким местом является этап k, для которого выполняется условие: P(k) = min(P(i)) для всех i

То есть, узким местом является этап с минимальной производительностью. 

В рамках производственного предприятия теория ограничений предлагает следующий подход:

Найти "узкое место". Представьте себе производственную линию, состоящую из нескольких последовательных этапов: заготовка, обработка, сборка, контроль качества и т.д. На каком-то из этих этапов продукция скапливается в очередь, ожидая обработки. Это означает, что производительность данного этапа ниже, чем производительность предыдущих этапов. Именно этот этап и является "узким местом". Его производительность ограничивает общий выпуск продукции.

Максимально использовать "узкое место". После того, как "узкое место" выявлено, необходимо сделать все возможное для увеличения его производительности. Это может включать в себя оптимизацию графика работы, перераспределение персонала, улучшение технического обслуживания оборудования, устранение простоев и т.д. Главная задача – выжать максимум из этого этапа.

Подчинить остальные этапы "узкому месту". Нет смысла увеличивать производительность этапов, предшествующих "узкому месту", если "узкое место" все равно не сможет обработать весь объем продукции. Наоборот, это приведет к накоплению запасов и увеличению издержек. Поэтому, все остальные этапы должны работать в соответствии с темпом "узкого места". Это означает, что этапы, предшествующие "узкому месту", должны производить ровно столько продукции, сколько "узкое место" может обработать. А этапы, следующие за "узким местом", должны быть готовы оперативно забирать продукцию для дальнейшей обработки.

Расширить "узкое место". После расширения "узкого места", нужно снова проанализировать производственный процесс и убедиться, что не появилось новое "узкое место" на другом этапе. И если оно появилось, то нужно повторить все шаги.

Вот интересный факт о теории ограничений (TOC), который может быть полезен при внедрении этого метода:

TOC фокусируется на улучшении всей системы, а не отдельных её частей.

Это означает, что TOC не рассматривает оптимизацию каждого отдельного процесса или подразделения в организации как самоцель. Вместо этого, TOC анализирует взаимодействие между различными частями системы и выявляет те, которые ограничивают её общую производительность.

Интересно то, что улучшение этих "узких мест" часто приводит к значительно большему эффекту, чем оптимизация нескольких других процессов, даже если они кажутся более важными. Это связано с тем, что “узкое место” является бутылочным горлышком, которое сдерживает весь поток создания ценности.

Фокусировка на системе в целом помогает избежать локальных оптимизаций, которые могут даже ухудшить общую производительность. Например, увеличение производительности одного подразделения может привести к перегрузке другого, в результате чего вся система будет работать менее эффективно. TOC же направлена на синхронизацию работы всех подразделений и процессов, чтобы обеспечить максимальную производительность всей организации.

Для того, чтобы эффективно применять TOC, необходимо иметь возможность оперативно получать информацию о производственных процессах. И здесь на помощь приходит "1С:Предприятие". Используя данные, хранящиеся в системе, можно выявлять "узкие места" и анализировать их влияние на выпуск продукции.

Например, можно использовать данные из следующих подсистем “1С:Предприятие”:

• "Управление производством". В этой подсистеме хранится информация о технологических процессах, операциях, оборудовании, нормах времени и расценках. Анализируя эти данные, можно выявлять этапы производства, на которых затрачивается больше всего времени или на которых наблюдается наибольшая загрузка оборудования.

• Подсистема "Управление складом" предоставляет данные о движении материалов, комплектующих и готовой продукции. Анализ этих данных позволяет выявлять этапы производства, перед которыми скапливаются большие запасы незавершенного производства, что может указывать на наличие "узкого места". Также можно выявлять дефицит определенных материалов, которые могут ограничивать производительность "узкого места".

• Подсистема "Управление персоналом" содержит информацию о квалификации сотрудников, их загруженности и времени, затраченном на выполнение различных операций. Анализ этой информации позволяет выявлять нехватку квалифицированного персонала на определенных этапах производства, что также может являться "узким местом"

Используя возможности "1С:Предприятие" для сбора и анализа этих данных, можно с высокой точностью выявлять "узкие места" и принимать обоснованные решения по оптимизации производственного процесса.

Архитектура и функциональность модуля

Модуль предназначен для автоматизации задач анализа и оптимизации производственных процессов, основываясь на принципах теории ограничений непосредственно в среде "1С:Предприятие". Он интегрируется с существующими подсистемами учета и управления производством, предоставляя инструменты для выявления и устранения "узких мест", повышения пропускной способности и оптимизации запасов.

Ключевой задачей модуля является автоматическое выявление этапов производства, которые ограничивают общую производительность. Для этого модуль анализирует данные о выполненных операциях, затраченном времени, количестве произведенной продукции и загруженности оборудования, которые хранятся в регистрах учета "1С:Предприятие". Алгоритм анализа определяет рекомендации по оптимальному уровню запасов для каждого этапа, позволяя избежать дефицита материалов и снизить издержки хранения.

Модуль тесно интегрируется с другими подсистемами "1С:Предприятие", такими как "Управление производством", "Управление складом" и "Управление персоналом". Это обеспечивает автоматический обмен данными и позволяет получить полную картину производственного процесса.

В разработанной нами обработке для анализа и оптимизации производственных процессов на основе теории ограничений, мы намеренно не использовали прямую привязку к конкретным справочникам, документам и регистрам "1С:Предприятие". Это было сделано для того, чтобы максимально упростить демонстрацию основных принципов TOC и сделать обработку более универсальной, подходящей для различных конфигураций "1С".

Однако, в реальном производственном процессе, для эффективного применения TOC необходимо использовать данные, которые уже содержатся в информационной базе "1С:Предприятие". Поэтому, мы наглядно показали, где именно в коде обработки можно реализовать заполнение начальных данных из существующих объектов метаданных "1С", а именно:

• Этапы производства: Данные об этапах производства можно получать из справочника "Номенклатурные группы" или из справочника "Технологические операции", в зависимости от того, как организован учет производственного процесса на предприятии. В обработке предусмотрено место для указания, из какого справочника следует получать эти данные.
• Оборудование и производительность: Данные о станках, линиях и др можно получать из справочника "Основные средства" или справочника "Оборудование". Данные о производительности можно получать из документов "Сдельный наряд", "Выработка сотрудников" и других. В обработке предусмотрено место для указания, из какого документа/справочника следует получать эти данные.
• Материалы и потребность: Для этих целей следует использовать данные из справочников "Номенклатура", "Спецификации номенклатуры", "Ведомость по материалам" и другие, для получения данных можно использовать запросы.

Такой подход позволяет адаптировать обработку к конкретной конфигурации "1С:Предприятие”, обеспечивая максимальную гибкость и соответствие потребностям предприятия.

Литература

1. Goldratt, E. M. (1990). What is this thing called Theory of Constraints and how should it be implemented?. North River Press.
2. Cox, J., & Schleier, J. (2010). Theory of Constraints Handbook. McGraw-Hill Education.

P.S. :

1. В обработке две формы (демонстрирующая легкий пример с малым количеством первоначальных данных; другая с большим объемом данных)
2. Должна работать во всех 1С на управляемых формах.